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    <journal-title>
     Applied Mathematics
    </journal-title>
   </journal-title-group>
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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
    </publisher-name>
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    10.4236/am.2024.1511044
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    am-137503
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     <subject>
      Articles
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     <subject>
      Physics 
     </subject>
     <subject>
       Mathematics
     </subject>
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   <title-group>
    A Numerical Study of Riemann Problem Solutions for the Homogeneous One-Dimensional Shallow Water Equations
   </title-group>
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       Pavlos
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       Stampolidis
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     </name>
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      <surname>
       Maria Ch.
      </surname>
      <given-names>
       Gousidou-Koutita
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     </name>
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    <addr-line>
     aDepartment of Mathematics, Faculty of Sciences, Aristotle University, Thessaloniki, Greece
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     21
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     11
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     2024
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   <volume>
    15
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    11
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    765
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    817
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      30,
     </day>
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      September
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      2024
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    <date date-type="published">
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      18,
     </day>
     <month>
      September
     </month>
     <year>
      2024
     </year> 
    </date> 
    <date date-type="accepted">
     <day>
      18,
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     <month>
      November
     </month>
     <year>
      2024
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   </history>
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    <copyright-statement>
     © Copyright 2014 by authors and Scientific Research Publishing Inc. 
    </copyright-statement>
    <copyright-year>
     2014
    </copyright-year>
    <license>
     <license-p>
      This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
     </license-p>
    </license>
   </permissions>
   <abstract>
    The solution of the Riemann Problem (
    <b>RP</b>) for the one-dimensional (
    <b>1D</b>) non-linear Shallow Water Equations (
    <b>SWEs</b>) is known to produce four potential wave patterns for the scenario where the water depth is always positive. In this paper, we choose four test problems with exact solutions for the 1D SWEs. Each test problem is a RP with one of the four possible wave patterns as its solution. These problems are numerically solved using schemes from the family of Weighted Essentially Non-Oscillatory (
    <b>WENO</b>) methods. For comparison purposes, we also include results obtained from the Random Choice Method (
    <b>RCM</b>). This study has three main objectives. Firstly, we outline the procedures for the implementation of the methods employed in this paper. Secondly, we assess the performance of the schemes in conjunction with a second-order Total Variation Diminishing (
    <b>TVD</b>) flux on a variety of RPs for the 1D SWEs (for both short- and long-time simulations). Thirdly, we investigate if a single method yields optimal outcomes for all test problems. Optimal outcomes refer to numerical solutions devoid of spurious oscillations, exhibiting high resolution of discontinuities, and attaining high-order accuracy in the smooth parts of the solution.
   </abstract>
   <kwd-group> 
    <kwd>
     1D Shallow Water Equations
    </kwd> 
    <kwd>
      Finite Volume WENO Schemes
    </kwd> 
    <kwd>
      Multi-Resolution WENO Schemes
    </kwd> 
    <kwd>
      Random Choice Method
    </kwd> 
    <kwd>
      Riemann Problem
    </kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
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 <body>
  <sec id="s1">
   <title>1. Introduction</title>
   <p>The SWEs, commonly referred to as the Saint-Venant system, are extensively employed by scientists for the purpose of modeling and simulating a diverse range of physical phenomena involving water flows with a free surface under the influence of gravity. The breaking of waves on shallow beaches, roll waves in open channels, tides in oceans, flood waves in rivers, surges and dam-break wave modelling are examples of such phenomena (see <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-1">
     [1]
    </xref>). The equations may also be reinterpreted and applied to the modelling of atmospheric flows. According to <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-2">
     [2]
    </xref>, the SWEs are an approximation to the full free surface problems and can be derived from the Navier-Stokes equations. Additional details regarding the SWEs can be found in the textbooks <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-1">
     [1]
    </xref>-<xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-3">
     [3]
    </xref> and the references mentioned therein.</p>
   <p>The SWEs that arise are a time-dependent system of non-linear Partial Differential Equations (PDEs). The governing equations are predominantly hyperbolic and belong to the broader class of hyperbolic systems commonly referred to as Hyperbolic Conservation Laws (HCLs), i.e., a (hyperbolic) system of PDEs that (in one space dimension) may be expressed in the form</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mo>
         ∂ 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
      </msub> 
      <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         U 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mo>
         ∂ 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
      </msub> 
      <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math> (1)</p>
   <p>where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         U 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           [ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mo>
            ⋯ 
          </mo> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ] 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ⊤ 
       </mo> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> is called the vector of conserved variables and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           [ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             f 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             f 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mo>
            ⋯ 
          </mo> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             f 
           </mi> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ] 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ⊤ 
       </mo> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> is the vector of fluxes with 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mo>
          ⋯ 
        </mo> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        i 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mo>
        ⋯ 
      </mo> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        n 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>. Hyperbolicity and non-linearity mean that even for smooth Initial Conditions (ICs), the HCLs admit solutions that include discontinuities <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-4">
     [4]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-5">
     [5]
    </xref>. The most challenging aspects for numerical methods are these discontinuous features. Over the past few decades, one of the most significant obstacles in numerical analysis has been the creation of numerical schemes that can approximate discontinuous solutions accurately.</p>
   <p>There are essentially two main ways to computing solutions that involve discontinuities: the shock-fitting approach and the shock-capturing method approach. One category of effective shock-capturing numerical methods is referred to as high-resolution methods. The numerical solutions generated by these methods are oscillation-free in the vicinity of discontinuities and maintain second or higher order accuracy in smooth parts of the solution (see <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-1">
     [1]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-2">
     [2]
    </xref>). The methods tested in this study are high-resolution methods. What follows is their concise overview.</p>
   <p>The computational scheme known as the RCM was initially proposed by Chorin <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-6">
     [6]
    </xref>. Its foundation lies in a Glimm-developed <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-7">
     [7]
    </xref> approximation method utilised to construct solutions for non-linear hyperbolic systems of conservation laws. The primary benefit of the RCM is that it captures discontinuities with an infinite resolution; conversely, its accuracy in the smooth parts of the flow is poor. There have been numerous contributions to the development of the RCM since its inception. This article applies a specific version of RCM, known as the non-staggered grid version (see <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-2">
     [2]
    </xref>).</p>
   <p>The utilisation of WENO schemes to approximate solutions to HCLs is widespread. After extensive research since the 1990s, they have generally been found to be extremely stable and robust. WENO schemes are, in essence, an approximation method designed to resolve discontinuities precisely and essentially in a non-oscillatory manner while attaining arbitrarily high-order accuracy in smooth regions. Initialization of the classical WENO approximation method is described in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-8">
     [8]
    </xref>, and it is generalised in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-9">
     [9]
    </xref>. Following the publication of Jiang and Shu <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-9">
     [9]
    </xref>, there have been a variety of improvements and applications of WENO methods in simulating various physical and engineering problems. One can find a comprehensive collection of applications of WENO schemes in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-10">
     [10]
    </xref>.</p>
   <p>Using the WENO procedure, researchers have developed both Finite Volume (FV) and Finite Difference (FD) schemes. The WENO schemes that are considered in this work are: 1) the classical FV WENO scheme of Shu <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-11">
     [11]
    </xref>, which is an extension of the original FD WENO scheme of Jiang and Shu <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-9">
     [9]
    </xref>, abbreviated as WENO-JS in this paper, 2) the WENO-M scheme of Henrick et al. <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-12">
     [12]
    </xref>, 3) the WENO-Z scheme of Borges et al. <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-13">
     [13]
    </xref>, 4) the WENO-NS scheme of Ha et al. <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-14">
     [14]
    </xref>, 5) the WENO-P scheme of Kim et al. <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-15">
     [15]
    </xref>, 6) the WENO-ZQ scheme of Zhu and Qiu <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-16">
     [16]
    </xref>, 7) the MWENO-P scheme of Rathan and Raju <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-17">
     [17]
    </xref>, 8) the WENO scheme of Zhu and Shu <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-18">
     [18]
    </xref>, abbreviated as WENO-ZS in this paper, and 9) the WENO-ZR scheme of Gu et al. <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-19">
     [19]
    </xref>. The original publications introduced the WENO-M, WENO-Z, WENO-NS, WENO-P, MWENO-P and WENO-ZR schemes within the FD framework. In this paper, these schemes are effortlessly extended to the FV framework by emulating the approach taken in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-11">
     [11]
    </xref>.</p>
   <p>Within the framework of FV WENO methods, Titarev and Toro suggest in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-20">
     [20]
    </xref> replacing first-order monotone fluxes with second-order TVD fluxes, thereby constructing a TVD modification of FV WENO methods. One of their work’s proposals was to employ the upwind TVD WAF flux <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-1">
     [1]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-21">
     [21]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-22">
     [22]
    </xref> as the building block, which they applied to the FV WENO-JS. The WENO schemes utilised in this research operate within the framework of FV methods applying the TVD WAF flux. In order to simplify the discussion in this paper, we will refer to FV WENO schemes that are equipped with the TVD WAF flux as simply WENO schemes.</p>
   <p>The manuscript is organized as follows. In Section 2, we present the mathematical elements required to describe the SWEs, as well as the terminology and basic notation that will be used throughout the paper. In Section 3, we describe the FV discretization and provide the procedures for applying the numerical methods discussed in this research. In Section 4, we compare the numerical and computational performance of the methods for solving RPs of SWEs. Concluding remarks are given in Section 5. To ensure completeness, we have included additional supplementary details of this study in the Appendices, some of which, to our knowledge, are not available in literature.</p>
   <p>Throughout this paper, vectors and matrices are represented using bold face letters, while scalars are represented using plain letters. All vector-related operations are carried out component-wise.</p>
  </sec><sec id="s2">
   <title>2. General Background and Notation</title>
   <sec id="s2_1">
    <title>2.1. Governing Equations</title>
    <p>The 1D SWEs are obtained by assuming an incompressible fluid in a channel of unit width with negligible vertical velocity and almost constant horizontal velocity across any cross section of the channel. This assertion remains valid by considering small-amplitude waves in a fluid that is relatively shallow in comparison to its wavelength (see <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-3">
      [3]
     </xref>). In differential form, the conservative formulation of the homogeneous 1D SWEs is</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </msub> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          F 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> (2)</p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         U 
       </mi> 
      </mstyle> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          F 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> are the vectors of conserved variables and fluxes, given respectively by</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable> 
          <mtr> 
           <mtd> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr> 
           <mtd> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable> 
          <mtr> 
           <mtd> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr> 
           <mtd> 
            <mrow> 
             <mi>
               h 
             </mi> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          F 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable> 
          <mtr> 
           <mtd> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                f 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
               </msub> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr> 
           <mtd> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                f 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
               </msub> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable> 
          <mtr> 
           <mtd> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr> 
           <mtd> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <msubsup> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msubsup> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mfrac> 
             <mi>
               g 
             </mi> 
             <msubsup> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msubsup> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable> 
          <mtr> 
           <mtd> 
            <mrow> 
             <mi>
               h 
             </mi> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr> 
           <mtd> 
            <mrow> 
             <mi>
               h 
             </mi> 
             <msup> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mfrac> 
             <mi>
               g 
             </mi> 
             <msup> 
              <mi>
                h 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> (3)</p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, are conserved variables, while 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> are primitive variables. These variables are functions of space 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        x 
      </mi> 
     </math> and time 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        t 
      </mi> 
     </math>. Equations (2)-(3) express the physical laws of conservation of mass and momentum, where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        h 
      </mi> 
     </math> denotes the water depth, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        u 
      </mi> 
     </math> is the horizontal velocity of the fluid, and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mn>
         9.81 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mrow> 
        <mtext>
          m 
        </mtext> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mtext>
            s 
          </mtext> 
          <mtext>
            2 
          </mtext> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is the gravitational acceleration. In shallow water theory, the quantity 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> is frequently referred to as the discharge because it quantifies the water flow rate past a point.</p>
   </sec>
   <sec id="s2_2">
    <title>2.2. Eigenstructure of the System</title>
    <p>For smooth solution, the SWEs (2)-(3) can alternatively be expressed in quasi-linear form</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </msub> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <msub> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </msub> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>where the coefficient matrix 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is the Jacobian matrix</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
            <mi>
              F 
            </mi> 
           </mstyle> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
            <mi>
              U 
            </mi> 
           </mstyle> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mtable> 
            <mtr> 
             <mtd> 
              <mrow> 
               <mfrac> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ∂ 
                 </mo> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    f 
                  </mi> 
                  <mn>
                    1 
                  </mn> 
                 </msub> 
                </mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ∂ 
                 </mo> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    u 
                  </mi> 
                  <mn>
                    1 
                  </mn> 
                 </msub> 
                </mrow> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
             </mtd> 
             <mtd> 
              <mrow> 
               <mfrac> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ∂ 
                 </mo> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    f 
                  </mi> 
                  <mn>
                    1 
                  </mn> 
                 </msub> 
                </mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ∂ 
                 </mo> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    u 
                  </mi> 
                  <mn>
                    2 
                  </mn> 
                 </msub> 
                </mrow> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
             </mtd> 
            </mtr> 
            <mtr> 
             <mtd> 
              <mrow> 
               <mfrac> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ∂ 
                 </mo> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    f 
                  </mi> 
                  <mn>
                    2 
                  </mn> 
                 </msub> 
                </mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ∂ 
                 </mo> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    u 
                  </mi> 
                  <mn>
                    1 
                  </mn> 
                 </msub> 
                </mrow> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
             </mtd> 
             <mtd> 
              <mrow> 
               <mfrac> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ∂ 
                 </mo> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    f 
                  </mi> 
                  <mn>
                    2 
                  </mn> 
                 </msub> 
                </mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ∂ 
                 </mo> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    u 
                  </mi> 
                  <mn>
                    2 
                  </mn> 
                 </msub> 
                </mrow> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
             </mtd> 
            </mtr> 
           </mtable> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mtable> 
            <mtr> 
             <mtd> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </mtd> 
             <mtd> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </mtd> 
            </mtr> 
            <mtr> 
             <mtd> 
              <mrow> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <msup> 
                <mrow> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    ( 
                  </mo> 
                  <mrow> 
                   <mfrac> 
                    <mrow> 
                     <msub> 
                      <mi>
                        u 
                      </mi> 
                      <mn>
                        2 
                      </mn> 
                     </msub> 
                    </mrow> 
                    <mrow> 
                     <msub> 
                      <mi>
                        u 
                      </mi> 
                      <mn>
                        1 
                      </mn> 
                     </msub> 
                    </mrow> 
                   </mfrac> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    ) 
                  </mo> 
                 </mrow> 
                </mrow> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 g 
               </mi> 
               <msub> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </mtd> 
             <mtd> 
              <mrow> 
               <mfrac> 
                <mrow> 
                 <mn>
                   2 
                 </mn> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    u 
                  </mi> 
                  <mn>
                    2 
                  </mn> 
                 </msub> 
                </mrow> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    u 
                  </mi> 
                  <mn>
                    1 
                  </mn> 
                 </msub> 
                </mrow> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
             </mtd> 
            </mtr> 
           </mtable> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mtable> 
            <mtr> 
             <mtd> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </mtd> 
             <mtd> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </mtd> 
            </mtr> 
            <mtr> 
             <mtd> 
              <mrow> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <msup> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 g 
               </mi> 
               <mi>
                 h 
               </mi> 
              </mrow> 
             </mtd> 
             <mtd> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
              </mrow> 
             </mtd> 
            </mtr> 
           </mtable> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mtable> 
            <mtr> 
             <mtd> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </mtd> 
             <mtd> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </mtd> 
            </mtr> 
            <mtr> 
             <mtd> 
              <mrow> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <msup> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <msup> 
                <mi>
                  c 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
              </mrow> 
             </mtd> 
             <mtd> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
              </mrow> 
             </mtd> 
            </mtr> 
           </mtable> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math> (4)</p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msqrt> 
        <mrow> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msqrt> 
      </mrow> 
     </math> represents the speed of a shallow water wave, which is often referred to as celerity. The eigenvalues of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> are</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msqrt> 
        <mrow> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </msqrt> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msqrt> 
        <mrow> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </msqrt> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> (5)</p>
    <p>with the corresponding right eigenvectors</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable> 
          <mtr> 
           <mtd> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr> 
           <mtd> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable> 
          <mtr> 
           <mtd> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr> 
           <mtd> 
            <mrow> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               c 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <msup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable> 
          <mtr> 
           <mtd> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr> 
           <mtd> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable> 
          <mtr> 
           <mtd> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr> 
           <mtd> 
            <mrow> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               c 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> (6)</p>
    <p>The matrix having columns that are eigenvectors (6) is denoted as</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable> 
          <mtr> 
           <mtd> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mtd> 
           <mtd> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr> 
           <mtd> 
            <mrow> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               c 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd> 
            <mrow> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               c 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> (7)</p>
    <p>Then, the rows of the subsequent matrix</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable> 
          <mtr> 
           <mtd> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 c 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mi>
                 c 
               </mi> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mi>
                 c 
               </mi> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr> 
           <mtd> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 c 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mi>
                 c 
               </mi> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mi>
                 c 
               </mi> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> (8)</p>
    <p>are left eigenvectors of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>The SWEs are hyperbolic, i.e., the System (2)-(3) of 2 equations has 2 real eigenvalues. If the celerity 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        c 
      </mi> 
     </math> remains positive, the equations are strictly hyperbolic, meaning that the eigenvalues are real and distinct.</p>
   </sec>
   <sec id="s2_3">
    <title>2.3. The Riemann Problem for the SWEs</title>
    <p>The subsequent notations are in accordance with those in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-2">
      [2]
     </xref>. The RP for (2)-(3) is the initial value problem for (2)-(3) with Initial Conditions (ICs):</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable columnalign="left"> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
               <mi>
                 U 
               </mi> 
              </mstyle> 
              <mi>
                L 
              </mi> 
             </msub> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  [ 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    u 
                  </mi> 
                  <mrow> 
                   <mn>
                     1 
                   </mn> 
                   <mi>
                     L 
                   </mi> 
                  </mrow> 
                 </msub> 
                 <mo>
                   , 
                 </mo> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    u 
                  </mi> 
                  <mrow> 
                   <mn>
                     2 
                   </mn> 
                   <mi>
                     L 
                   </mi> 
                  </mrow> 
                 </msub> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ] 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mo>
                ⊤ 
              </mo> 
             </msup> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mtext>
               if 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               &lt; 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
               <mi>
                 U 
               </mi> 
              </mstyle> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
             </msub> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  [ 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    u 
                  </mi> 
                  <mrow> 
                   <mn>
                     1 
                   </mn> 
                   <mi>
                     R 
                   </mi> 
                  </mrow> 
                 </msub> 
                 <mo>
                   , 
                 </mo> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    u 
                  </mi> 
                  <mrow> 
                   <mn>
                     2 
                   </mn> 
                   <mi>
                     R 
                   </mi> 
                  </mrow> 
                 </msub> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ] 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mo>
                ⊤ 
              </mo> 
             </msup> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mtext>
               if 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               &gt; 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (9)</p>
    <p>and is represented by the notation RP ( 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>). Subscripts L and R indicate the left and right states, respectively, of the piecewise constant data with a single jump discontinuity at some point, say 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>. It is possible to solve the initial value problem (2), (3), (9) exactly. <xref ref-type="fig" rid="figA1">
      Figure A1
     </xref> in Appendix A depicts the structure of the solution to the RP (2), (3), (9) in the x-t plane, in the manner indicated in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-23">
      [23]
     </xref>.</p>
    <p>The solution is a similarity solution, i.e., a function only dependent on the ratio 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. Two waves, one corresponding to each eigenvalue 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, partition it into three constant states. These waves propagate away from the point of the initial discontinuity at constant speeds. The solution to the left of the 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>-wave is equal to the initial data 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, whereas the solution to the right of the 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>-wave is equal to 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>. The region bounded by the 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> waves is commonly referred to as the Star Region, and the denotation 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mtext>
          * 
        </mtext> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> represents the solution in that area.</p>
    <p>There are two types of waves: shock waves and rarefaction waves. Within the context of shallow water theory, shock and rarefaction waves are alternatively referred to as bore and depression waves, respectively. In the following discussion, shock waves and rarefaction waves shall be referred to as shocks and rarefactions, respectively. <xref ref-type="fig" rid="figA2">
      Figure A2
     </xref> of Appendix A, also available in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-23">
      [23]
     </xref>, illustrates each of the four potential wave patterns. At any given time moment, the solution varies continuously with x via rarefactions, whereas it jumps discontinuously via shocks.</p>
    <p>When solving the RP (2), (3), (9), the speeds of the head and tail of a left or right rarefaction will be designated as 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, respectively. Whereas the speeds of a left or right shock will be represented as 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, correspondingly. The formulas needed to compute these speeds are available in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-1">
      [1]
     </xref>. If rarefactions are present, the solution within the left or right rarefaction, denoted as 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, respectively, is given by</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mn>
                   2 
                 </mn> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    c 
                  </mi> 
                  <mi>
                    L 
                  </mi> 
                 </msub> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    u 
                  </mi> 
                  <mi>
                    L 
                  </mi> 
                 </msub> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <mi>
                   S 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
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              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mn>
               9 
             </mn> 
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               g 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mrow> 
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                ( 
              </mo> 
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                  u 
                </mi> 
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                </mi> 
               </msub> 
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                 + 
               </mo> 
               <mn>
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               </mn> 
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                 S 
               </mi> 
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                 + 
               </mo> 
               <mn>
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                <mi>
                  c 
                </mi> 
                <mi>
                  L 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mrow> 
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                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
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                  <mi>
                    c 
                  </mi> 
                  <mi>
                    L 
                  </mi> 
                 </msub> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    u 
                  </mi> 
                  <mi>
                    L 
                  </mi> 
                 </msub> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <mi>
                   S 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
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                2 
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             </msup> 
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            <mrow> 
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             </mn> 
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               g 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ⊤ 
        </mo> 
       </msup> 
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         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> (10)</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
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           U 
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        </mstyle> 
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         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
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        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
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         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
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             <msup> 
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                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mn>
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                    c 
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                  <mi>
                    R 
                  </mi> 
                 </msub> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <msub> 
                  <mi>
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                    R 
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                 </msub> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <mi>
                   S 
                 </mi> 
                </mrow> 
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                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
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             </msup> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mn>
               9 
             </mn> 
             <mi>
               g 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mfrac> 
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             <mrow> 
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                ( 
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                </mi> 
               </msub> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
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               </mn> 
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                 S 
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                 − 
               </mo> 
               <mn>
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                  R 
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               </msub> 
              </mrow> 
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                ) 
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                 </msub> 
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                   − 
                 </mo> 
                 <msub> 
                  <mi>
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                  <mi>
                    R 
                  </mi> 
                 </msub> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <mi>
                   S 
                 </mi> 
                </mrow> 
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                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
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                2 
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             </msup> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mn>
               27 
             </mn> 
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               g 
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            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ⊤ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> (11)</p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
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         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              0 
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            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
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          / 
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          t 
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        </mi> 
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         = 
       </mo> 
       <mrow> 
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            u 
          </mi> 
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             2 
           </mn> 
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             K 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
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          / 
        </mo> 
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         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
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           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mi>
             K 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mi>
          K 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msqrt> 
        <mrow> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mi>
             K 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </msqrt> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         K 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>. See references <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-1">
      [1]
     </xref>-<xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-4">
      [4]
     </xref> for specifics regarding the RP solutions. For SWEs, the exact solution to the RP is provided in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-1">
      [1]
     </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-3">
      [3]
     </xref>.</p>
   </sec>
  </sec><sec id="s3">
   <title>3. Numerical Methods</title>
   <p>Prior to presenting the procedures of the schemes, two essential topics need to be addressed: the construction of Finite Volume (FV) methods for Hyperbolic Conservation Laws (HCLs) and the selection of the time step 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mtext>
        Δ 
      </mtext> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <sec id="s3_1">
    <title>3.1. The Finite Volume Framework</title>
    <p>Consider the 1D HCLs (1). The computational domain is discretized into grid</p>
    <p>cells, or FVs 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. In the x-t plane, assume a control volume 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         V 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msup> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> with dimensions 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mtext>
         Δ 
       </mtext> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mtext>
         Δ 
       </mtext> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>. One approach is to formulate entirely discrete one-step schemes, while the alternative is</p>
    <p>to develop semi-discrete schemes. The latter approach is employed to execute the WENO schemes.</p>
    <p>By maintaining the time variable 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        t 
      </mi> 
     </math> continuous while integrating (1) over the volume V, the subsequent system of Ordinary Differential Equations (ODEs) is derived:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <msub> 
        <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            U 
          </mi> 
          <mo>
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mstyle> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mtext>
           Δ 
         </mtext> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
           <mi>
             F 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
           <mi>
             F 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            U 
          </mi> 
          <mo>
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mstyle> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> represents the spatial-integral average of the solution 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         U 
       </mi> 
      </mstyle> 
     </math> in the</p>
    <p>cell 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> at time 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        t 
      </mi> 
     </math>, commonly known as the cell average, while 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           F 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> represents the physical flux at the cell boundary, or cell interface 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> and time 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        t 
      </mi> 
     </math>, that</p>
    <p>is</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            U 
          </mi> 
          <mo>
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mstyle> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mtext>
           Δ 
         </mtext> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
         <mi>
           F 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
        <mi>
          F 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
          <mi>
            U 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> (12)</p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is the solution of (1) at the cell interface 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>. In consideration</p>
    <p>of the subsequent approximations, semi-discrete FV schemes may be formulated.</p>
    <p>Initially, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           F 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> must be estimated due to the fact that 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> varies with</p>
    <p>time along each cell interface and the exact solution is unavailable. Hence, the FV numerical scheme is expressed as</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <msub> 
        <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            U 
          </mi> 
          <mo>
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mstyle> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mtext>
           Δ 
         </mtext> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              f 
            </mi> 
            <mo>
              ^ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mstyle> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              f 
            </mi> 
            <mo>
              ^ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mstyle> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> (13)</p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
          <mo>
            ^ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> is an approximation to 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           F 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, known as the numerical flux or the building block. The numerical flux at the cell interface 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> is defined as a</p>
    <p>monotone function of two values,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
          <mo>
            ^ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          H 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
         </msubsup> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (14)</p>
    <p>which are referred to as the left and right boundary extrapolated values denoted</p>
    <p>as 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>, respectively. These extrapolated values 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> are approximations to 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> from the left and right, respectively. They are</p>
    <p>derived from cell averages via a high-order polynomial reconstruction that is essentially non-oscillatory.</p>
    <p>Additionally, in order to advance the solution in time, a numerical method is employed to solve the system of ODEs (13). Typically, TVD Runge-Kutta methods are applied to maintain a consistently high-order of time accuracy. This work employs the subsequent third-order TVD Runge-Kutta method <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-24">
      [24]
     </xref>:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mtext>
         Δ 
       </mtext> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <msub> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> (15)</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mtext>
         Δ 
       </mtext> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <msub> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> (16)</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mtext>
         Δ 
       </mtext> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <msub> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> (17)</p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> is an approximation to the cell average 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            U 
          </mi> 
          <mo>
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mstyle> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> in (12) at time 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>. The evaluation of the cell averages 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> should be conducted using the exact integration of the suitable ICs, that is</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            U 
          </mi> 
          <mo>
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mstyle> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mtext>
           Δ 
         </mtext> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> (18)</p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> are the ICs.</p>
   </sec>
   <sec id="s3_2">
    <title>3.2. Time Step</title>
    <p>The subsequent condition is applied to the time step 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mtext>
         Δ 
       </mtext> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> for every method examined in this study</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mtext>
         Δ 
       </mtext> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           CFL 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mtext>
           Δ 
         </mtext> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            S 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> (19)</p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           CFL 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> denotes the Courant-Friedrichs-Lewy (CFL) coefficient, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mtext>
         Δ 
       </mtext> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> signifies the spatial step and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           max 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> represents the maximal wave speed detected across the domain at time level 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>. The computation of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           max 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> in this study is performed using the equation</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           max 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <munder> 
        <mrow> 
         <mi>
           max 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </munder> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
            <mi>
              L 
            </mi> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> (20)</p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> denote the wave speeds of the left and right non-linear</p>
    <p>waves, respectively, in the solution of the RP ( 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>), which is computed using an exact Riemann solver. The speed of the head is chosen for rarefactions, while the shock speed is chosen for shocks. Refer to <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-2">
      [2]
     </xref> for further information.</p>
   </sec>
   <sec id="s3_3">
    <title>3.3. Procedures of the Methods</title>
    <p>The spatial domain 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is discretized into 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        M 
      </mi> 
     </math> computing cells</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> with a dimension of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mtext>
         Δ 
       </mtext> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>, with 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>The procedures developed for the methods examined in this paper (except the RCM) are structured as follows:</p>
    <p>1) Initial conditions. ICs are established in accordance with (18). Using the cell averages 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> as input, our objective is to advance the solution from its starting values 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> at time 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> to new values 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> at time 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mtext>
         Δ 
       </mtext> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, with a time step of size 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mtext>
         Δ 
       </mtext> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>. To achieve this, execute the subsequent steps.</p>
    <p>2) Boundary Conditions (BCs). BCs were implemented through the application of the periodicity condition. Whenever necessary, we positioned 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        r 
      </mi> 
     </math> fictitious cells adjacent to each boundary, with the value of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        r 
      </mi> 
     </math> varying based on the method. For the left boundary, the fictitious cells are denoted by 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> and for the right boundary they are denoted by 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>. Then for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         j 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> apply</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> (Left BCs) (21)</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           M 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           M 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> (Right BCs) (22)</p>
    <p>3) Computation of time step. The time step in each method was determined in accordance with subsection 3.2. At the outset of the computations, a choice of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           CFL 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> must be made, which is contingent upon the method. We employ 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           CFL 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.45 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> for the RCM, as recommended in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-1">
      [1]
     </xref>. For the WENO TVD schemes, the Courant-Friedrichs-Lewy (CFL) coefficient is usually within the range of 0.4 to 0.6. When necessary, the 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           CFL 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> was adjusted to a lower value for the first few steps.</p>
    <p>4) Computation of the numerical flux. This step varies based on the method used. We will cover the process of calculating the numerical flux for each method in the subsequent sections.</p>
    <p>5) Updating of solution and advancing to the next time level. The solution is updated to the new time level 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> by employing (15)-(17). After that, proceed to step 2 using 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> as starting values.</p>
    <p>Details regarding the value of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        r 
      </mi> 
     </math>, as well as the numerical flux computation, are provided in the subsequent sections for each method.</p>
    <p>To have a thorough understanding of the following topics, consult <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-10">
      [10]
     </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-11">
      [11]
     </xref>. The fundamental concept of most FV WENO methods is as follows: based on the cell averages 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mo>
             ¯ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> of a piecewise smooth function 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, determine 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        k 
      </mi> 
     </math> ( 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>) reconstruction polynomials 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> over the stencils 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            I 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            I 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, of degree at most 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> at each cell 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> that satisfy</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mtext>
           Δ 
         </mtext> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              I 
            </mi> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                k 
              </mi> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mi>
                s 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             ξ 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            ξ 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mo>
           ¯ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         j 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         ; 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1. 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Following this, a convex combination of the 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        k 
      </mi> 
     </math> reconstruction polynomials</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is employed to derive 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>-th order approximations to the extrapolated values 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ± 
        </mo> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> according to</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <munderover> 
        <mstyle displaystyle="true" mathsize="140%"> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </munderover> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          ω 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
       </msub> 
       <msubsup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <munderover> 
        <mstyle displaystyle="true" mathsize="140%"> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </munderover> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           ω 
         </mi> 
         <mo>
           ˜ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
       </msub> 
       <msubsup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ⇒ 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <munderover> 
        <mstyle displaystyle="true" mathsize="140%"> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </munderover> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           ω 
         </mi> 
         <mo>
           ˜ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
       </msub> 
       <msubsup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>where the coefficients 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          ω 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           ω 
         </mi> 
         <mo>
           ˜ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> are referred to as nonlinear weights, and their calculation is specified for each WENO scheme in the subsequent paragraphs.</p>
    <p>Subsequently, insert them into a numerical flux 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          ^ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
         </msubsup> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> to generate a</p>
    <p>scheme that is analogous to (13) in the scalar case, resulting in ( 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>)-th order accuracy in smooth regions. To simplify notation, we denote the ( 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>)-th order WENO scheme as WENO ( 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>).</p>
    <p>For the purpose of demonstration, when 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, each cell 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> provides three reconstruction quadratic polynomials, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, over the stencils 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            I 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            I 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            I 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            I 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            I 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            I 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            I 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            I 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            I 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, respectively. These polynomials must adhere to the following conditions</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mtext>
           Δ 
         </mtext> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              I 
            </mi> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mn>
                3 
              </mn> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mi>
                s 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             ξ 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            ξ 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mo>
           ¯ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         j 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mo>
         ; 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         2. 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>After that, the fifth-order reconstruction is obtained by</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <munderover> 
        <mstyle displaystyle="true" mathsize="140%"> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </munderover> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          ω 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
       </msub> 
       <msubsup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msubsup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <munderover> 
        <mstyle displaystyle="true" mathsize="140%"> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </munderover> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           ω 
         </mi> 
         <mo>
           ˜ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
       </msub> 
       <msubsup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>An essential part of the WENO procedure is the computation of what is commonly known as Smooth or Smoothness Indicators (SIs). Denoted as 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>, these indicators are defined as <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-9">
      [9]
     </xref></p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <munderover> 
        <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           l 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
       </munderover> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mtext>
            Δ 
          </mtext> 
          <msup> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
            <mi>
              l 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mtext>
                d 
              </mtext> 
              <mi>
                l 
              </mi> 
             </msup> 
             <msubsup> 
              <mi>
                p 
              </mi> 
              <mi>
                i 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   k 
                 </mi> 
                 <mo>
                   , 
                 </mo> 
                 <mi>
                   s 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
             </msubsup> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <msup> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mi>
                l 
              </mi> 
             </msup> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mtext>
         d 
       </mtext> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         ; 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1. 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> (23)</p>
    <p>They can be found explicitly in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-11">
      [11]
     </xref> for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, and in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-25">
      [25]
     </xref> for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         5 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. Apart from that, they are included in Appendix C.</p>
    <p>The reconstruction for systems can be handled by applying the WENO reconstruction procedure to each individual component of the vector 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         U 
       </mi> 
      </mstyle> 
     </math>. Nevertheless, spurious oscillations may result from the component-wise WENO reconstruction. To prevent this, the reconstruction is conducted using local characteristic variables. The characteristic reconstruction process involves the initial transformation of the conservative variables to characteristic variables, followed by the application of the WENO reconstruction procedure to each component of these variables. The final values are acquired through the process of transforming back to conservative variables. In this study, we consistently implement reconstruction in local characteristic variables.</p>
    <p>1) WENO ( 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>)-JS TVD Scheme ( 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         5 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>)</p>
    <p>The WENO3-JS, WENO5-JS, WENO7-JS, and WENO9-JS schemes are obtained for 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         5 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, respectively. The WENO schemes have linear stability for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           CFL 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-9">
      [9]
     </xref>. For solutions exhibiting discontinuities, reduced CFL coefficients are generally employed, typically within the range of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           CFL 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.4 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         - 
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mn>
         0.6 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. Following <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-20">
      [20]
     </xref>, we use 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           CFL 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.4 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Procedure 1 WENO (2k − 1)-JS TVD Scheme, k = 2, 3, 4, 5</p>
    <p>Step 1.1. For 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> set the ICs using (18).</p>
    <p>Step 1.2. Use the cell averages 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            { 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
             <mi>
               U 
             </mi> 
            </mstyle> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
          <mo>
            } 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           M 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mo>
         ≥ 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, as input.</p>
    <p>Step 2. Apply the BCs as specified in (21)-(22) with 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Step 3.1. For 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> transform the vector of conserved variables 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </msubsup> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msubsup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ⊤ 
        </mo> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> to the vector of primitive variables 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           P 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </msubsup> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msubsup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ⊤ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </msubsup> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <msubsup> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mi>
                n 
              </mi> 
             </msubsup> 
            </mrow> 
            <mo>
              / 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msubsup> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mi>
                n 
              </mi> 
             </msubsup> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ⊤ 
        </mo> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Step 3.2. For 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> solve RP ( 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           P 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           P 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>), utilising an exact Riemann solver <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-1">
      [1]
     </xref>, to compute 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           max 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> using (20) and then calculate 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mtext>
         Δ 
       </mtext> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> according to (19).</p>
    <p>Step 4.1. For 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Step 4.1.1. Utilise (7) and (8) to calculate 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mo>
            ˜ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mo>
            ˜ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mo>
            ˜ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mo>
            ˜ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mover accent="true"> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ˜ 
       </mo> 
      </mover> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mover accent="true"> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mo>
         ˜ 
       </mo> 
      </mover> 
     </math> denote the Roe average <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-26">
      [26]
     </xref> between 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> which are defined as</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          ˜ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msub> 
         <msqrt> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </msqrt> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <msqrt> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </msqrt> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msqrt> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </msqrt> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msqrt> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </msqrt> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mo>
          ˜ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msqrt> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msubsup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msubsup> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msqrt> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msqrt> 
        <mrow> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </msqrt> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Step 4.1.2. Transform into characteristic variables using</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <msub> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         j 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Step 4.1.3. To estimate the left extrapolated value 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> calculate</p>
    <p>Step 4.1.3.1. 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             V 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>,</p>
    <p>Step 4.1.3.2. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            V 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, employing (30)-(33),</p>
    <p>contingent upon k.</p>
    <p>Step 4.1.3.3. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               ϵ 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msubsup> 
              <mi>
                β 
              </mi> 
              <mi>
                s 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 J 
               </mi> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msubsup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>,</p>
    <p>Step 4.1.3.4. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          ω 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             J 
           </mi> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∑ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mi>
              α 
            </mi> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               J 
             </mi> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, (nonlinear weights).</p>
    <p>Step 4.1.3.5. Finally, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            ω 
          </mi> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             J 
           </mi> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <msubsup> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>The constant 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        ϵ 
      </mi> 
     </math> is introduced to prevent the denominator from becoming zero. The coefficients 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> are provided in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-11">
      [11]
     </xref>, whereas the values of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          d 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> can be located in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-11">
      [11]
     </xref> for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, and in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-25">
      [25]
     </xref> for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         5 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. <xref ref-type="table" rid="tableA1">
      Table A1
     </xref> and <xref ref-type="table" rid="tableA2">
      Table A2
     </xref> of Appendix B contain them, as well. In the literature, the coefficients 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          d 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> are commonly referred to as ideal, optimal, or linear weights. For WENO-JS TVD scheme we take 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ϵ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           20 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-20">
      [20]
     </xref>.</p>
    <p>Step 4.1.4. To estimate the right extrapolated value 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> calculate</p>
    <p>Step 4.1.4.1. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             V 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>,</p>
    <p>Step 4.1.4.2. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            V 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, employing (30),</p>
    <p>Step 4.1.4.3. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               ϵ 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msubsup> 
              <mi>
                β 
              </mi> 
              <mi>
                s 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 J 
               </mi> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msubsup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>,</p>
    <p>Step 4.1.4.4. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          ω 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             J 
           </mi> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∑ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mi>
              α 
            </mi> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               J 
             </mi> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Step 4.1.4.5. Thus, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            ω 
          </mi> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             J 
           </mi> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <msubsup> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Step 4.1.5. Transform back into conservative variables</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ± 
        </mo> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ± 
        </mo> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
            <mo>
              ± 
            </mo> 
           </msubsup> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msubsup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
            <mo>
              ± 
            </mo> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ⊤ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Step 4.1.6. Convert to primitive variables</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           P 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ± 
        </mo> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
            <mo>
              ± 
            </mo> 
           </msubsup> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msubsup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
            <mo>
              ± 
            </mo> 
           </msubsup> 
           <mo>
             / 
           </mo> 
           <msubsup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
            <mo>
              ± 
            </mo> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ⊤ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
            <mo>
              ± 
            </mo> 
           </msubsup> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msubsup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
            <mo>
              ± 
            </mo> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ⊤ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Step 4.1.7. Solve RP ( 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           P 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
       </msubsup> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           P 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>) utilising an HLL Riemann <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-1">
      [1]
     </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-27">
      [27]
     </xref> solver and store the following values</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mtext>
           Δ 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           Δ 
         </mtext> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mtext>
           Δ 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           Δ 
         </mtext> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         Δ 
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
         <mo>
           ^ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mtext>
          * 
        </mtext> 
       </msup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
       </msubsup> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> (24)</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mtext>
         Δ 
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msubsup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msup> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
         <mo>
           ^ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mtext>
          * 
        </mtext> 
       </msup> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <msub> 
        <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
         <mi>
           F 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
         <mi>
           F 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
       </msubsup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
         <mi>
           F 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msubsup> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> (25)</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mtext>
         Δ 
       </mtext> 
       <msub> 
        <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
         <mi>
           F 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
         <mi>
           F 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msubsup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msup> 
        <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            F 
          </mi> 
          <mo>
            ^ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mstyle> 
        <mtext>
          * 
        </mtext> 
       </msup> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         Δ 
       </mtext> 
       <msub> 
        <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
         <mi>
           F 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            F 
          </mi> 
          <mo>
            ^ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mstyle> 
        <mtext>
          * 
        </mtext> 
       </msup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
         <mi>
           F 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
       </msubsup> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> (26)</p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           F 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          F 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           F 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          F 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. The values 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
         <mo>
           ^ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mtext>
          * 
        </mtext> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            F 
          </mi> 
          <mo>
            ^ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mstyle> 
        <mtext>
          * 
        </mtext> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> are estimates</p>
    <p>of the exact solutions for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mtext>
          * 
        </mtext> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          F 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mtext>
            * 
          </mtext> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> in the star region, respectively. The two-rarefaction Riemann solver <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-1">
      [1]
     </xref> is employed to calculate 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
         <mo>
           ^ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mtext>
          * 
        </mtext> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Step 4.2. For 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> calculate</p>
    <p>4.2.1. 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable columnalign="left"> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mtext>
                 Δ 
               </mtext> 
               <msub> 
                <mi>
                  h 
                </mi> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   j 
                 </mi> 
                 <mo>
                   , 
                 </mo> 
                 <mi>
                   i 
                 </mi> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <mfrac> 
                  <mn>
                    1 
                  </mn> 
                  <mn>
                    2 
                  </mn> 
                 </mfrac> 
                </mrow> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mtext>
                 Δ 
               </mtext> 
               <msub> 
                <mi>
                  h 
                </mi> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   j 
                 </mi> 
                 <mo>
                   , 
                 </mo> 
                 <mi>
                   i 
                 </mi> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <mfrac> 
                  <mn>
                    1 
                  </mn> 
                  <mn>
                    2 
                  </mn> 
                 </mfrac> 
                </mrow> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mtext>
               if 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <msub> 
              <mi>
                c 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 j 
               </mi> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mfrac> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               &gt; 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mtext>
                 Δ 
               </mtext> 
               <msub> 
                <mi>
                  h 
                </mi> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   j 
                 </mi> 
                 <mo>
                   , 
                 </mo> 
                 <mi>
                   i 
                 </mi> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <mfrac> 
                  <mn>
                    3 
                  </mn> 
                  <mn>
                    2 
                  </mn> 
                 </mfrac> 
                </mrow> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mtext>
                 Δ 
               </mtext> 
               <msub> 
                <mi>
                  h 
                </mi> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   j 
                 </mi> 
                 <mo>
                   , 
                 </mo> 
                 <mi>
                   i 
                 </mi> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <mfrac> 
                  <mn>
                    1 
                  </mn> 
                  <mn>
                    2 
                  </mn> 
                 </mfrac> 
                </mrow> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mtext>
               if 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <msub> 
              <mi>
                c 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 j 
               </mi> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mfrac> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               &lt; 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         j 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> (27)</p>
    <p>and store the subsequent values</p>
    <p>4.2.2. 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <msub> 
        <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
          <mo>
            ^ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <msub> 
        <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
         <mi>
           F 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <munderover> 
        <mstyle displaystyle="true" mathsize="140%"> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </munderover> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         sign 
       </mtext> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          ϕ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mtext>
         Δ 
       </mtext> 
       <msub> 
        <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
         <mi>
           F 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, (28)</p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ϕ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         ϕ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is a WAF limiter function that corresponds to the well-known flux limiter SUPERBEE of Roe <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-28">
      [28]
     </xref> and is defined as</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ϕ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable columnalign="left"> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mtext>
               if 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mo>
               ≤ 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mo>
                  | 
                </mo> 
                <mi>
                  c 
                </mi> 
                <mo>
                  | 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mtext>
               if 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               &lt; 
             </mo> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mo>
               &lt; 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mfrac> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
              <mi>
                c 
              </mi> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mtext>
               if 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mfrac> 
             <mo>
               ≤ 
             </mo> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mo>
               ≤ 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mo>
                  | 
                </mo> 
                <mi>
                  c 
                </mi> 
                <mo>
                  | 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mtext>
               if 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               &lt; 
             </mo> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mo>
               &lt; 
             </mo> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
              <mi>
                c 
              </mi> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mtext>
               if 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mo>
               ≥ 
             </mo> 
             <mn>
               2. 
             </mn> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (29)</p>
    <p>Step 4.3. For 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> store the values 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mtext>
           Δ 
         </mtext> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              f 
            </mi> 
            <mo>
              ^ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mstyle> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              f 
            </mi> 
            <mo>
              ^ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mstyle> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Step 5.1. For 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> apply (15) to compute 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Step 5.2. Retain the values of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, then execute Steps 1.2-4.3 by setting 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> as initial values. Once 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> have been calculated, utilise (16), for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, to produce 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Step 5.3. Preserve the values of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, and imitate Steps 1.2-4.3 by assigning 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> as the starting values. After 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> have been computed, apply (17), for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, to obtain 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Step 5.4. Utilising 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> as initial values, proceed to Step 1.2 to advance to the next time level.</p>
    <p>2) WENO5-M TVD Scheme</p>
    <p>At certain smooth extrema or near critical points, the smoothness indicators-based nonlinear weights 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          ω 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, are unable to meet the sufficient condition for fifth-order accuracy. Henrick et al. <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-12">
      [12]
     </xref> introduced mapping functions to address this issue by applying them to the nonlinear weights 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          ω 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>. In addition to meeting the fifth-order accuracy requirement with the resulting nonlinear weights 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          ω 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>, the mapped WENO scheme yields more accurate numerical solutions around discontinuities. Higher-order WENO-M schemes were also devised in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-29">
      [29]
     </xref>. For the WENO5-M TVD scheme, we use 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ϵ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           40 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-12">
      [12]
     </xref> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           CFL 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.4 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-20">
      [20]
     </xref>.</p>
    <p>Procedure 2 WENO5-M TVD Scheme</p>
    <p>Steps 1.1-4.1.3.4. Execute Steps 1.1-4.1.3.4 of Procedure 1 for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Step 4.1.3.5. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            ω 
          </mi> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             J 
           </mi> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            ω 
          </mi> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             J 
           </mi> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              d 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msubsup> 
            <mi>
              d 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msubsup> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              d 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <msubsup> 
            <mi>
              ω 
            </mi> 
            <mi>
              s 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               J 
             </mi> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msubsup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msubsup> 
                <mi>
                  ω 
                </mi> 
                <mi>
                  s 
                </mi> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   J 
                 </mi> 
                 <mi>
                   S 
                 </mi> 
                </mrow> 
               </msubsup> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msubsup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            ω 
          </mi> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             J 
           </mi> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              d 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Step 4.1.3.6. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          ω 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mi>
            M 
          </mi> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∑ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mi>
              α 
            </mi> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
            <mi>
              M 
            </mi> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, (mapped weights).</p>
    <p>Step 4.1.3.7. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             ω 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mi>
            M 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <msubsup> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Steps 4.1.4-4.1.4.4. Execute Steps 4.1.4-4.1.4.4 of Procedure 1 for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Steps 4.1.4.5-6. Compute 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          ω 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> in the same manner as in Steps 4.1.3.5-6.</p>
    <p>Step 4.1.4.7. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            ω 
          </mi> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mi>
            M 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <msubsup> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Steps 4.1.5-5.4. Execute Steps 4.1.5-5.4 of Procedure 1.</p>
    <p>3) WENO5-Z TVD Scheme</p>
    <p>Borges et al. developed a different technique in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-13">
      [13]
     </xref> that enabled them to achieve fifth-order accuracy at the critical points of smooth solutions without the need of a map. Their introduction of the global SI and the development of Z-type nonlinear weights, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          ω 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mi>
          Z 
        </mi> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>, led to the WENO-Z scheme. Compared to WENO5-JS and WENO5-M, the WENO5-Z scheme that results is less dissipative. The development of higher-order WENO-Z schemes was presented in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-30">
      [30]
     </xref>. We employ 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ϵ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           40 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           CFL 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.4 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-13">
      [13]
     </xref> for the WENO5-Z TVD scheme.</p>
    <p>Procedure 3 WENO5-Z TVD Scheme</p>
    <p>Steps 1.1-4.1.3.2. Implement Steps 1.1-4.1.3.2 of Procedure 1 for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Step 4.1.3.3. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          τ 
        </mi> 
        <mn>
          5 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mi>
             J 
           </mi> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mi>
             J 
           </mi> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (global SI).</p>
    <p>Step 4.1.3.4. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mi>
          Z 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             J 
           </mi> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           ϵ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             J 
           </mi> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            τ 
          </mi> 
          <mn>
            5 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           ϵ 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Step 4.1.3.5. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mi>
          Z 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          d 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              τ 
            </mi> 
            <mn>
              5 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mi>
              s 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               J 
             </mi> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msubsup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             ϵ 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Step 4.1.3.6. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          ω 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mi>
          Z 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∑ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mi>
              α 
            </mi> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
            <mi>
              Z 
            </mi> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Step 4.1.3.7. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            ω 
          </mi> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <msubsup> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Steps 4.1.4-4.1.4.2. Implement Steps 4.1.4-4.1.4.2 of Procedure 1 for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Steps 4.1.4.3-6. Calculate 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          τ 
        </mi> 
        <mn>
          5 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mi>
          Z 
        </mi> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mi>
          Z 
        </mi> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          ω 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mi>
          Z 
        </mi> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, in the same manner as described in Steps 4.1.3.3-6 above.</p>
    <p>Step 4.1.4.7. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            ω 
          </mi> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <msubsup> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Steps 4.1.5-5.4 Implement Steps 4.1.5-5.4 of Procedure 1.</p>
    <p>4) WENO5-NS TVD Scheme</p>
    <p>The WENO5-M and WENO5-Z schemes are developed by utilising the well-known SIs of WENO5-JS, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>, in an innovative manner. In contrast to the SIs 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>, which are constructed via the 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>-norm, Ha et al. introduce an alternative version of SIs that is based on the 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>-norm in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-14">
      [14]
     </xref>. Their explicit expression is located in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-14">
      [14]
     </xref> and has been provided as well in Appendix D. The WENO5-NS TVD scheme is implemented with 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ϵ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           40 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           CFL 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.5 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-14">
      [14]
     </xref>.</p>
    <p>Procedure 4 WENO5-NS TVD Scheme</p>
    <p>Steps 1.1-4.1.3.1. Perform Steps 1.1-4.1.3.1 of Procedure 1 for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Step 4.1.3.2. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            V 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, employing (34).</p>
    <p>Step 4.1.3.3. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ζ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         ζ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              | 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msubsup> 
              <mi>
                β 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
              <mrow> 
               <mi>
                 N 
               </mi> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msubsup> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msubsup> 
              <mi>
                β 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
              <mrow> 
               <mi>
                 N 
               </mi> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msubsup> 
            </mrow> 
            <mo>
              | 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
                 <mi>
                   V 
                 </mi> 
                </mstyle> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   i 
                 </mi> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </mrow> 
               </msub> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <msub> 
                <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
                 <mi>
                   V 
                 </mi> 
                </mstyle> 
                <mi>
                  i 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Step 4.1.3.4. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          d 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mi>
            ζ 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             ϵ 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msubsup> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mi>
              s 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               N 
             </mi> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Step 4.1.3.5. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          ω 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∑ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mi>
              α 
            </mi> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               N 
             </mi> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Step 4.1.3.6. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            ω 
          </mi> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <msubsup> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Steps 4.1.4-4.1.4.1. Perform Steps 4.1.4-4.1.4.1 of Procedure 1.</p>
    <p>Steps 4.1.4.2-5. Compute 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            V 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ζ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>, and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          ω 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, using the formulas given in Steps 4.1.3.2-5.</p>
    <p>Step 4.1.4.6. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            ω 
          </mi> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <msubsup> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Steps 4.1.5-5.4 Perform Steps 4.1.5-5.4 of Procedure 1.</p>
    <p>5) WENO5-P TVD Scheme</p>
    <p>Kim et al. introduce a novel fifth-order WENO in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-15">
      [15]
     </xref> that enhances the WENO5-NS in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-14">
      [14]
     </xref>. They achieve this by simplifying WENO5-NS’s nonlinear weights and modifying its SIs. We utilise the values 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ϵ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           40 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-15">
      [15]
     </xref> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           CFL 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.4 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-20">
      [20]
     </xref> for the WENO5-P TVD scheme.</p>
    <p>Procedure 5 WENO5-P TVD Scheme</p>
    <p>Steps 1.1-4.1.3.2. Run Steps 1.1-4.1.3.2 of Procedure 4.</p>
    <p>Step 4.1.3.3. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.05 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> as per <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-15">
      [15]
     </xref>.</p>
    <p>Step 4.1.3.4. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ζ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mrow> 
             <mi>
               N 
             </mi> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msubsup> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msubsup> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
            <mrow> 
             <mi>
               N 
             </mi> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Step 4.1.3.5. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          d 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mi>
            ζ 
          </mi> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 ϵ 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <msubsup> 
                <mi>
                  β 
                </mi> 
                <mi>
                  s 
                </mi> 
                <mi>
                  P 
                </mi> 
               </msubsup> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Step 4.1.3.6. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          ω 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mi>
            P 
          </mi> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∑ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mi>
              α 
            </mi> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
            <mi>
              P 
            </mi> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Step 4.1.3.7. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            ω 
          </mi> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mi>
            P 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <msubsup> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Steps 4.1.4-4.1.4.2. Run Steps 4.1.4-4.1.4.2 of Procedure 4.</p>
    <p>Steps 4.1.4.3-6. Evaluate, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        ζ 
      </mi> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>, and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          ω 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, in the same manner as described in Steps 4.1.3.3-6 above.</p>
    <p>Step 4.1.4.7. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            ω 
          </mi> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mi>
            P 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <msubsup> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Steps 4.1.5-5.4 Run Steps 4.1.5-5.4 of Procedure 1.</p>
    <p>6) WENO5-ZQ TVD Scheme</p>
    <p>The WENO5-ZQ TVD scheme employs different reconstruction polynomials, designated 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           Q 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, as opposed to the conventional ones, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. In fact, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           Q 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             5 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           Q 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           Q 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. To determine the SIs, the authors in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-16">
      [16]
     </xref> utilised Equation (23), with 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           Q 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and the values of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        m 
      </mi> 
     </math> being 4 for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, and 1 for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. As a result, if we represent the SIs of WENO 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>-JS as 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>, we can see that the SIs of WENO5-ZQ, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           Q 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>, are: 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           Q 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           5 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           Q 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           Q 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>. For the WENO5-ZQ TVD scheme, we use 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ϵ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           6 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           CFL 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.6 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-16">
      [16]
     </xref>.</p>
    <p>Procedure 6 WENO5-ZQ TVD Scheme</p>
    <p>Steps 1.1-4.1.3 Execute Steps 1.1-4.1.3 of Procedure 1 for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Step 4.1.3.1. 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           Q 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             5 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           Q 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           Q 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>The computation of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> can be derived from Step 4.1.3.1 of Procedure 1.</p>
    <p>Step 4.1.3.2. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           Q 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           5 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            V 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           Q 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            V 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           Q 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            V 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, from (33), (30).</p>
    <p>Step 4.1.3.3. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         τ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msubsup> 
                <mi>
                  β 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   Z 
                 </mi> 
                 <mi>
                   Q 
                 </mi> 
                </mrow> 
               </msubsup> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <msubsup> 
                <mi>
                  β 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   Z 
                 </mi> 
                 <mi>
                   Q 
                 </mi> 
                </mrow> 
               </msubsup> 
              </mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msubsup> 
                <mi>
                  β 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   Z 
                 </mi> 
                 <mi>
                   Q 
                 </mi> 
                </mrow> 
               </msubsup> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <msubsup> 
                <mi>
                  β 
                </mi> 
                <mn>
                  3 
                </mn> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   Z 
                 </mi> 
                 <mi>
                   Q 
                 </mi> 
                </mrow> 
               </msubsup> 
              </mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Step 4.1.3.4. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           Q 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mi>
            τ 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             ϵ 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msubsup> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mi>
              s 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               Z 
             </mi> 
             <mi>
               Q 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.98 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.01 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, as indicated by <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-16">
      [16]
     </xref>.</p>
    <p>Step 4.1.3.5. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          ω 
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        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           Q 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             Z 
           </mi> 
           <mi>
             Q 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∑ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              j 
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              = 
            </mo> 
            <mn>
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             2 
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          </msubsup> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mi>
              α 
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            <mi>
              j 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               Z 
             </mi> 
             <mi>
               Q 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Step 4.1.3.6. 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
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        <mtd> 
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           <mi>
             V 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
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           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
         </msubsup> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            ω 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mi>
             Z 
           </mi> 
           <mi>
             Q 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                γ 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <msubsup> 
            <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
             <mi>
               p 
             </mi> 
            </mstyle> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               Z 
             </mi> 
             <mi>
               Q 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
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                 3 
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               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </msubsup> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mfrac> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                γ 
              </mi> 
              <mn>
                1 
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             </msub> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                γ 
              </mi> 
              <mn>
                0 
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             </msub> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <msubsup> 
            <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
             <mi>
               p 
             </mi> 
            </mstyle> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               Z 
             </mi> 
             <mi>
               Q 
             </mi> 
             <mrow> 
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                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 3 
               </mn> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </msubsup> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
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                 i 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mfrac> 
                <mn>
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                </mn> 
                <mn>
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                </mn> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                γ 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                γ 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <msubsup> 
            <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
             <mi>
               p 
             </mi> 
            </mstyle> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               Z 
             </mi> 
             <mi>
               Q 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 3 
               </mn> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </msubsup> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mfrac> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <munderover> 
          <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
           <mo>
             ∑ 
           </mo> 
          </mstyle> 
          <mrow> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </munderover> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <msubsup> 
          <mi>
            ω 
          </mi> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             Z 
           </mi> 
           <mi>
             Q 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <msubsup> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             Z 
           </mi> 
           <mi>
             Q 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math>.</p>
    <p>Step 4.1.4. To estimate the right extrapolated value 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> calculate</p>
    <p>Step 4.1.4.1. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           Q 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             5 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           Q 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           Q 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>The computation of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> can be derived from Step 4.1.4.1 of Procedure</p>
    <p>1.</p>
    <p>Steps 4.1.4.2-5. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           Q 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            V 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        τ 
      </mi> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           Q 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>, and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          ω 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           Q 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, using the formulas provided above.</p>
    <p>Step 4.1.4.6. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msubsup> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             V 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msubsup> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            ω 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mi>
             Z 
           </mi> 
           <mi>
             Q 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                γ 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <msubsup> 
            <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
             <mi>
               p 
             </mi> 
            </mstyle> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mi>
               Z 
             </mi> 
             <mi>
               Q 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 3 
               </mn> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </msubsup> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mfrac> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                γ 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                γ 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <msubsup> 
            <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
             <mi>
               p 
             </mi> 
            </mstyle> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mi>
               Z 
             </mi> 
             <mi>
               Q 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 3 
               </mn> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </msubsup> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mfrac> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                γ 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                γ 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <msubsup> 
            <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
             <mi>
               p 
             </mi> 
            </mstyle> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mi>
               Z 
             </mi> 
             <mi>
               Q 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 3 
               </mn> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </msubsup> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mfrac> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <munderover> 
          <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
           <mo>
             ∑ 
           </mo> 
          </mstyle> 
          <mrow> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </munderover> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <msubsup> 
          <mi>
            ω 
          </mi> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             Z 
           </mi> 
           <mi>
             Q 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <msubsup> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mi>
             Z 
           </mi> 
           <mi>
             Q 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math>.</p>
    <p>Steps 4.1.5-5.4 Execute Steps 4.1.5-5.4 of Procedure 1.</p>
    <p>7) MWENO5-P TVD Scheme</p>
    <p>The WENO5-NS and WENO5-P schemes achieve fifth-order accuracy, even in the presence of first-order critical points. However, they do not maintain this accuracy when approaching second-order critical points. In <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-17">
      [17]
     </xref>, Rathan et al. developed a modified version of the WENO-P scheme that was capable of attaining fifth-order accuracy even at the points where the second-order derivatives become zero. They accomplished this by creating a new global SI. The MWENO5-P TVD scheme is implemented with 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ϵ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           40 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ξ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.05 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           CFL 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.5 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-17">
      [17]
     </xref>.</p>
    <p>Procedure 7 MWENO5-P TVD Scheme</p>
    <p>Steps 1.1-4.1.3.2. Run Steps 1.1-4.1.3.2 of Procedure 4.</p>
    <p>Step 4.1.3.3. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mi>
           M 
         </mi> 
         <mi>
           P 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mi>
           M 
         </mi> 
         <mi>
           P 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mi>
           M 
         </mi> 
         <mi>
           P 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Step 4.1.3.4. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         η 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         η 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
             <mi>
               V 
             </mi> 
            </mstyle> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
           <msub> 
            <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
             <mi>
               V 
             </mi> 
            </mstyle> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             6 
           </mn> 
           <msub> 
            <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
             <mi>
               V 
             </mi> 
            </mstyle> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
           <msub> 
            <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
             <mi>
               V 
             </mi> 
            </mstyle> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
             <mi>
               V 
             </mi> 
            </mstyle> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>,</p>
    <p>Step 4.1.3.5. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           M 
         </mi> 
         <mi>
           P 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          d 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mi>
            η 
          </mi> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 ϵ 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <msubsup> 
                <mi>
                  β 
                </mi> 
                <mi>
                  s 
                </mi> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   M 
                 </mi> 
                 <mi>
                   P 
                 </mi> 
                </mrow> 
               </msubsup> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Step 4.1.3.6. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          ω 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           M 
         </mi> 
         <mi>
           P 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             M 
           </mi> 
           <mi>
             P 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∑ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mi>
              α 
            </mi> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               M 
             </mi> 
             <mi>
               P 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Step 4.1.3.7. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            ω 
          </mi> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             M 
           </mi> 
           <mi>
             P 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <msubsup> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Steps 4.1.4-4.1.4.2. Run Steps 4.1.4-4.1.4.2 of Procedure 4.</p>
    <p>Steps 4.1.4.3-6. Evaluate, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           M 
         </mi> 
         <mi>
           P 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          η 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           α 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           M 
         </mi> 
         <mi>
           P 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>, and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           ω 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           M 
         </mi> 
         <mi>
           P 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, in the same manner as in Steps 4.1.3.3-6.</p>
    <p>Step 4.1.4.7. <img width="180.4772234273319" src="https://html.scirp.org/file/7405338-rId776.svg?20241121021056">. </img></p>
    <p>Steps 4.1.5-5.4 Run Steps 4.1.5-5.4 of Procedure 1.</p>
    <p>8) WENO ( 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>)-ZS TVD Scheme ( 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         5 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>)</p>
    <p>In <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-18">
      [18]
     </xref>, Zhu and Shu present a novel class of multi-resolution WENO schemes with ( 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>)-th order accuracy, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         5 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, in the FD and FV frameworks. Contrary to the WENO-JS scheme, there are two significant distinctions. Initially, the new WENO reconstruction is a convex combination of reconstruction polynomials 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, denoted as 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, of varying degrees. Secondly, the positive linear weights may be arbitrarily selected provided that they add up to one.</p>
    <p>The definition of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> can be found in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-18">
      [18]
     </xref> and are also provided in Appendix E.1. In order to calculate the SIs 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>, the authors in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-18">
      [18]
     </xref> employed Equation (23), where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, respectively. For 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, the definition of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> is different, and its specific expression is available in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-18">
      [18]
     </xref>. The calculation equations for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> are offered in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-31">
      [31]
     </xref> for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> (and as a result for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>). We utilised an algebraic manipulator (Mathematica) to determine the precise expressions for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> ( 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>) and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> ( 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         5 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>), which are presented in Appendix E.2. Additionally, we have added the formulas for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> to ensure thoroughness.</p>
    <p>The values 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ϵ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           CFL 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.6 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-18">
      [18]
     </xref> are employed in the WENO 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>-ZS TVD scheme.</p>
    <p>Procedure 8 WENO (2k − 1)-ZS TVD Scheme, k = 2, 3, 4, 5</p>
    <p>Steps 1.1-4.1.3 Execute Steps 1.1-4.1.3 of Procedure 1.</p>
    <p>Step 4.1.3.1. Calculate 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, from (43), (45), (47),</p>
    <p>and (49) for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         5 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, respectively.</p>
    <p>Step 4.1.3.2. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            V 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, employing (37)-(38), (39), (40), and (41) for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         5 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, respectively.</p>
    <p>Step 4.1.3.3. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          τ 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <msubsup> 
              <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
               <mo>
                 ∑ 
               </mo> 
              </mstyle> 
              <mrow> 
               <mi>
                 j 
               </mi> 
               <mo>
                 = 
               </mo> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mi>
                 k 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msubsup> 
             <mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msubsup> 
                <mi>
                  β 
                </mi> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   k 
                 </mi> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </mrow> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   Z 
                 </mi> 
                 <mi>
                   S 
                 </mi> 
                </mrow> 
               </msubsup> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <msubsup> 
                <mi>
                  β 
                </mi> 
                <mi>
                  j 
                </mi> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   Z 
                 </mi> 
                 <mi>
                   S 
                 </mi> 
                </mrow> 
               </msubsup> 
              </mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Step 4.1.3.4. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              τ 
            </mi> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mi>
             ϵ 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msubsup> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mi>
              s 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               Z 
             </mi> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Step 4.1.3.5. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          ω 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mi>
             Z 
           </mi> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∑ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mi>
              α 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               j 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mi>
               Z 
             </mi> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Step 4.1.3.6. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            ω 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mi>
             Z 
           </mi> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <msubsup> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             Z 
           </mi> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Step 4.1.4. To estimate the right extrapolated value 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> calculate</p>
    <p>Step 4.1.4.1. 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> from (44), (46), (48), and (50) for</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         5 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, respectively.</p>
    <p>Steps 4.1.4.2-5. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            V 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          τ 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>, and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          ω 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, applying the formulas provided above.</p>
    <p>Step 4.1.4.6. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            ω 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mi>
             Z 
           </mi> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <msubsup> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mi>
             Z 
           </mi> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Steps 4.1.5-5.4 Execute Steps 4.1.5-5.4 of Procedure 1.</p>
    <p>9) WENO5-ZR TVD Scheme</p>
    <p>In <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-19">
      [19]
     </xref>, Gu et al. introduce a novel set of Z-type nonlinear weights, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          ω 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>. The new nonlinear weights meet the criteria for fifth-order accuracy, even at critical points, and the dissipation is reduced around the discontinuities. For the WENO5-ZR TVD scheme, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ϵ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           40 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           CFL 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.4 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> are used <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-19">
      [19]
     </xref>.</p>
    <p>Procedure 9 WENO5-ZR TVD Scheme</p>
    <p>Steps 1.1-4.1.3.2. Run Steps 1.1-4.1.3.2 of Procedure 1 for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Step 4.1.3.3. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          τ 
        </mi> 
        <mn>
          5 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mroot> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mrow> 
             <mi>
               J 
             </mi> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
         </mroot> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mroot> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
            <mrow> 
             <mi>
               J 
             </mi> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
         </mroot> 
        </mrow> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> as per <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-19">
      [19]
     </xref>.</p>
    <p>Step 4.1.3.4. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          d 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <msubsup> 
                <mi>
                  τ 
                </mi> 
                <mn>
                  5 
                </mn> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   Z 
                 </mi> 
                 <mi>
                   R 
                 </mi> 
                </mrow> 
               </msubsup> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mroot> 
                <mrow> 
                 <msubsup> 
                  <mi>
                    β 
                  </mi> 
                  <mi>
                    s 
                  </mi> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     J 
                   </mi> 
                   <mi>
                     S 
                   </mi> 
                  </mrow> 
                 </msubsup> 
                </mrow> 
                <mi>
                  p 
                </mi> 
               </mroot> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 ϵ 
               </mi> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Step 4.1.3.5. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          ω 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             Z 
           </mi> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∑ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mi>
              α 
            </mi> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               Z 
             </mi> 
             <mi>
               R 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Step 4.1.3.6. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            ω 
          </mi> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             Z 
           </mi> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <msubsup> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Steps 4.1.4-4.1.4.2. Run Steps 4.1.4-4.1.4.2 of Procedure 1 for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Steps 4.1.4.3-5. Calculate 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          τ 
        </mi> 
        <mn>
          5 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          ω 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, in the same manner as described in Steps 4.1.3.3-5 above.</p>
    <p>Step 4.1.4.6. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            ω 
          </mi> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             Z 
           </mi> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <msubsup> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Steps 4.1.5-5.4 Run Steps 4.1.5-5.4 of Procedure 1.</p>
    <p>In order to perform the RCM, it is required to produce a random number, represented as 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, at each time level 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        n 
      </mi> 
     </math>. Consequently, it is necessary to implement a procedure that generates a sequence of random numbers. The current study employs the (5, 3) van der Corput sequence <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-2">
      [2]
     </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-32">
      [32]
     </xref>.</p>
    <p>This study’s version of the RCM does not operate in the Finite Volume (FV) framework. This implies that the solution at the new time level is obtained without the use of the FV numerical scheme (13). The solution is derived by utilising the solutions to RPs, as demonstrated in the subsequent procedure. The solution to the RP ( 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>) is denoted as 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and it is computed utilising an exact Riemann solver.</p>
    <p>Procedure 10 RCM</p>
    <p>Step 1.1. To initiate the scheme, utilise the ICs 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> to calculate the values 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> at the cell centres 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> for each cell 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>. Set 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Step 1.2. Use the values 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            { 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
             <mi>
               U 
             </mi> 
            </mstyle> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
          <mo>
            } 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           M 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mo>
         ≥ 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, as input.</p>
    <p>Step 2. Apply the BCs as specified in (21)-(22) with 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Steps 3.1-2. Execute Steps 3.1-2 of Procedure 1.</p>
    <p>Step 4. Generate the random number 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Step 5.1. For 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           P 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           P 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              θ 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </msup> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mtext>
             Δ 
           </mtext> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mtext>
             Δ 
           </mtext> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Step 5.2. For 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, transform the vector of primitive variables 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           P 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msubsup> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msubsup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ⊤ 
        </mo> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> to the vector of conserved variables</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msubsup> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msubsup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ⊤ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msubsup> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msubsup> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msubsup> 
           <msubsup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ⊤ 
        </mo> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Step 5.3. Utilising 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> as initial values, proceed to Step 1.2 to advance to the next time level.</p>
   </sec>
  </sec><sec id="s4">
   <title>4. Numerical Results</title>
   <p>This section presents a comparison of the numerical performance of the schemes outlined in the preceding section when applied to test problems. The schemes are also examined in terms of their computational efficiency. The test problems are RPs for the 1D SWEs, and each one corresponds to a certain wave pattern, which is depicted in <xref ref-type="fig" rid="figA2">
     Figure A2
    </xref> of Appendix A. Both Tests 1 and 2 were sourced from <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-1">
     [1]
    </xref>, while Test 3 was acquired from <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-3">
     [3]
    </xref>. In order to finalise the four wave patterns, we constructed Test 4.</p>
   <p>To normalise the provided spatial domain to the interval [0, 1], we adjusted the initial discontinuity’s position and the (short) output time in Tests 1, 2, 3. We discretize the interval [0, 1] for all test problems using M = 100, 200, 400, and 800 cells, and compute the numerical solution at both short and long output times. The exact solutions to the test problems are acquired by the utilisation of an exact Riemann solver.</p>
   <p>In order to quantify the magnitude of the error 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       E 
     </mi> 
    </math>, we employed the 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> norm <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-3">
     [3]
    </xref>:</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ‖ 
         </mo> 
         <mi>
           E 
         </mi> 
         <mo>
           ‖ 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mtext>
        Δ 
      </mtext> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <munderover> 
       <mstyle displaystyle="true" mathsize="140%"> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
      </munderover> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ‖ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               U 
             </mi> 
             <mo>
               ¯ 
             </mo> 
            </mover> 
           </mstyle> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <msubsup> 
           <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
            <mi>
              U 
            </mi> 
           </mstyle> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </msubsup> 
         </mrow> 
         <mo>
           ‖ 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Here, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
         <mo>
           ¯ 
         </mo> 
        </mover> 
       </mstyle> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msubsup> 
     </mrow> 
    </math> is the cell average of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         U 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> over the interval 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> at time 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msubsup> 
     </mrow> 
    </math> is an approximation to the 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
         <mo>
           ¯ 
         </mo> 
        </mover> 
       </mstyle> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msubsup> 
     </mrow> 
    </math> provided by the numerical method, and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ‖ 
         </mo> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            U 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mo>
           ‖ 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ‖ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               [ 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <msub> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mo>
               ] 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mo>
             ⊤ 
           </mo> 
          </msup> 
         </mrow> 
         <mo>
           ‖ 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         | 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         | 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         | 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         | 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is the 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> vector norm on 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         ℝ 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math>. For the RCM, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
         <mo>
           ¯ 
         </mo> 
        </mover> 
       </mstyle> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msubsup> 
     </mrow> 
    </math> is substituted by 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         U 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, which is the value of the exact solution 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         U 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> at 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>To conserve space, we will only provide numerical data and graphs from three numerical methods for each test problem. For short time simulation, we selected the numerical methods based on their capacity to accurately resolve discontinuities such as jump discontinuities caused by shocks, as well as derivative discontinuities located in the head and tail of rarefactions. Secondary considerations include the 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> error and CPU cost. In Tests 1, 3, and 4, the water depth and velocity plots exhibit comparable features. Thus, to save space, we only provide graphs for the water depth on both coarse and fine meshes.</p>
   <p>In long time simulations, the solution structure is rather uncomplicated (free of shock discontinuities and rarefaction corners), which leads to similar numerical patterns. To assess the efficacy of the methods in this case, it is sufficient to compare the 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> errors. Computing time is additionally a factor to evaluate. The numerical methods that yielded the smallest 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> error were chosen for presentation. For each Test, we only plot the numerical solution of water depth obtained from three different schemes on a 100-cell mesh within the same image; the velocity plots are comparable and thus not presented. To enhance visualisation, the 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       y 
     </mi> 
    </math> scales are greatly enlarged.</p>
   <p>Tables for each Test provide the 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> errors of cell averages of the solution at both output times, with the exception of the RCM, which employs the exact solution to calculate the 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> errors. For each 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mtext>
        Δ 
      </mtext> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, the scheme with the minimum 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> error is displayed in bold. This paper does not aim to conduct a rate of convergence study of the numerical methods. Subsequently, the convergence rates in the Tables and an accuracy analysis are ignored, here.</p>
   <sec id="s4_1">
    <title>4.1. Computer-Related Issues</title>
    <p>It is necessary to make a few comments regarding computer-related matters. The first is about the solution to the RP (2), (3), (9). Specifically, one must solve an algebraic nonlinear equation to obtain 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> in the star region. As far as we know, there is no closed-form solution to this equation. Consequently, we numerically solve it employing the Newton-Raphson iteration scheme <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-33">
      [33]
     </xref> to a tolerance of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mi>
         O 
       </mi> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           6 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>The second involves the termination of the methods’ algorithms once the solution reaches the designated output time, represented as 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           o 
         </mi> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>. The algorithm stops</p>
    <p>whenever 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∑ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <mtext>
             Δ 
           </mtext> 
           <msup> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                n 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             o 
           </mi> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mi>
         O 
       </mi> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> for some 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        m 
      </mi> 
     </math>, where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mtext>
         Δ 
       </mtext> 
       <msup> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> denotes the time</p>
    <p>step at time level 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>The third matter concerns the calculation of the ratios 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> in (27), specifically</p>
    <p>when the denominator is of small magnitude. Following <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-20">
      [20]
     </xref>, we set</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mtext>
         Δ 
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           l 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mi>
         O 
       </mi> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mo>
         ⋅ 
       </mo> 
       <mtext>
         sign 
       </mtext> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mtext>
           Δ 
         </mtext> 
         <msub> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             l 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         if 
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mrow> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtext>
           Δ 
         </mtext> 
         <msub> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             l 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mi>
         O 
       </mi> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         l 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         ± 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         j 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         2. 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
   </sec>
   <sec id="s4_2">
    <title>4.2. Test 1: Left Rarefaction and Right Shock</title>
    <p>Consider the RP (2), (3), (9) with 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             2.5 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ⊤ 
        </mo> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             0.1 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ⊤ 
        </mo> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           ∞ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. <xref ref-type="fig" rid="fig1">
      Figure 1
     </xref>, left, depicts the structure of the solution to the RP in the x-t plane. The exact solution is</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable columnalign="left"> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
               <mi>
                 U 
               </mi> 
              </mstyle> 
              <mi>
                L 
              </mi> 
             </msub> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mtext>
               if 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
             <mo>
               ≤ 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 H 
               </mi> 
               <mi>
                 L 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
               <mi>
                 U 
               </mi> 
              </mstyle> 
              <mrow> 
               <mi>
                 L 
               </mi> 
               <mi>
                 f 
               </mi> 
               <mi>
                 a 
               </mi> 
               <mi>
                 n 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mtext>
               if 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <msub> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 H 
               </mi> 
               <mi>
                 L 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               &lt; 
             </mo> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
             <mo>
               &lt; 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 T 
               </mi> 
               <mi>
                 L 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
               <mi>
                 U 
               </mi> 
              </mstyle> 
              <mtext>
                * 
              </mtext> 
             </msup> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mtext>
               if 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <msub> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 T 
               </mi> 
               <mi>
                 L 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               ≤ 
             </mo> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
             <mo>
               &lt; 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
               <mi>
                 R 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
               <mi>
                 U 
               </mi> 
              </mstyle> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
             </msub> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mtext>
               if 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <msub> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
               <mi>
                 R 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               &lt; 
             </mo> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         S 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           0.2 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         0.632092 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mn>
         1.415611 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mn>
         4.620578 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mtext>
          * 
        </mtext> 
       </msup> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             0.611638 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             2.364063 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ⊤ 
        </mo> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> is determined by (10).</p>
    <p>The initial data of this test results in the formation of a right shock and a left sonic or critical rarefaction. This means that when crossing the wave from left to right the eigenvalue 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> transitions from a negative value to a positive value, attaining the value 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, commonly referred to as the sonic point. The primary difficulties for this test are the numerical methods’ inability to accurately manage the sonic point, the head and tail of the rarefaction, and the shock.</p>
    <p>We calculate the numerical solution at the output times of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           o 
         </mi> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.14 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           o 
         </mi> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         100 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. By analysing the exact solution, it is evident that when 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           o 
         </mi> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           0.8 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            S 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mn>
         0.173 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, the solution comprises four distinct states characterised by smooth regions, derivative discontinuities, and a jump discontinuity. However, when 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           o 
         </mi> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           0.8 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            S 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
           <mi>
             L 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mn>
         0.565 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, the solution is within the left rarefaction and is hence smooth. In this case, the solution has a simple structure and therefore lacks significance for examination.</p>
    <p>For short time simulation, the chosen methods for presentation are RCM, WENO5-ZR, and WENO3-ZS. <xref ref-type="fig" rid="fig2">
      Figure 2
     </xref> displays the outcomes on both coarse and fine meshes, while <xref ref-type="table" rid="table1">
      Table 1
     </xref> provides the 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> errors.</p>
    <p>The sonic point was accurately treated by all of the methods. The RCM handles the discontinuities in the derivative and the jump discontinuity with great precision. Its vulnerability lies in its inadequate approximation inside the rarefaction; though, mesh refinement enhances the approximation (<xref ref-type="fig" rid="fig2(a1)">
      Figure 2(a
      <sub>1</sub>)
     </xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig2(a2)">
      Figure 2(a
      <sub>2</sub>)
     </xref>). However, when 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           o 
         </mi> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         100 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> and the exact solution is within the rarefaction, the numerical solution produced by the RCM closely resembles the true solution (<xref ref-type="fig" rid="fig1">
      Figure 1
     </xref>, right). Furthermore, the position of the shock differs by 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mtext>
         Δ 
       </mtext> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> from its exact position.</p>
    <p>Out of all the WENO methods, the WENO5-ZQ was found to be less satisfactory due to the presence of oscillations near the head and tail of the rarefaction, as well as in the neighbourhood of the shock. The methods WENO5-P, WENO5-NS, WENO5-Z, MWENO5-P, and WENO5-M produced comparable results to WENO5-ZR (see <xref ref-type="fig" rid="fig2(b1)">
      Figure 2(b
      <sub>1</sub>)
     </xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig2(b2)">
      Figure 2(b
      <sub>2</sub>)
     </xref>). The rarefaction is well approximated, even in close proximity to the head and tail, which are smeared over 4 - 6 cells. However, beyond the tail, there are non-physical oscillations that cease after a few cells in the star region. The visibility of these oscillations increases as the mesh is refined. The shock is effectively resolved within a range of 3 to 4 cells.</p>
    <p>The WENO ( 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>)-JS scheme exhibited identical behaviour, save for the fact that the oscillations persisted beyond the tail. The oscillations are scarcely discernible with the WENO3-JS scheme, but become clearer as the mesh is refined and the order of the scheme is increased. The shock is resolved across four cells.</p>
    <p>The WENO ( 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>)-ZS scheme exhibited similar behaviour to the WENO ( 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>)-JS scheme, with the exception that it generated minor oscillations in the vicinity of the shock. The WENO3-ZS scheme is an exception, as it successfully approximates the solution in smooth regions and provides a satisfactory resolution of discontinuities. These features of the WENO3-ZS scheme are improved by mesh refinement (see <xref ref-type="fig" rid="fig2(c1)">
      Figure 2(c
      <sub>1</sub>)
     </xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig2(c2)">
      Figure 2(c
      <sub>2</sub>)
     </xref>).</p>
    <p>The method that resulted in the smallest 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> error for long time simulation is RCM (except for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         400 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>), followed by WENO3-JS, and WENO3-ZS (refer to <xref ref-type="table" rid="table2">
      Table 2
     </xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig1">
      Figure 1
     </xref>, right).</p>
    <table-wrap id="table1">
     <label>
      <xref ref-type="table" rid="table1">
       Table 1
      </xref></label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-"></xref>Table 1. Test 1. L<sub>1</sub>-norm errors of several schemes at t = 0.14.</title>
     </caption>
     <table class="MsoTableGrid custom-table" border="0" cellspacing="0" cellpadding="0"> 
      <tr> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="22.67%"><p style="text-align:center">M</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="22.67%"><p style="text-align:center">Δx</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="22.67%"><p style="text-align:center">RCM</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="22.67%"><p style="text-align:center">WENO3-ZS</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="22.67%"><p style="text-align:center">WENO5-ZR</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="22.67%"><p style="text-align:center">100</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="22.67%"><p style="text-align:center">0.01</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="22.67%"><p style="text-align:center">2.2909E−03</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="22.67%"><p style="text-align:center">5.5325E−03</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="22.67%"><p style="text-align:center">3.8616E−03</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="22.67%"><p style="text-align:center">200</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.67%"><p style="text-align:center">0.005</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.67%"><p style="text-align:center">1.6092E−02</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.67%"><p style="text-align:center">3.2359E−03</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.67%"><p style="text-align:center">2.0202E−03</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="22.67%"><p style="text-align:center">400</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.67%"><p style="text-align:center">0.0025</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.67%"><p style="text-align:center">8.7300E−03</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.67%"><p style="text-align:center">1.6110E−03</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.67%"><p style="text-align:center">1.1562E−03</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="22.67%"><p style="text-align:center">800</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.67%"><p style="text-align:center">0.00125</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.67%"><p style="text-align:center">5.3099E−04</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.67%"><p style="text-align:center">6.8180E−04</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.67%"><p style="text-align:center">3.9836E−04</p></td> 
      </tr> 
     </table>
    </table-wrap>
   </sec>
   <sec id="s4_3">
    <title>4.3. Test 2: Left and Right Rarefaction</title>
    <p>Consider the RP (2), (3), (9) with 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             5 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ⊤ 
        </mo> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             5 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ⊤ 
        </mo> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           ∞ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.5 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. <xref ref-type="fig" rid="fig3">
      Figure 3
     </xref>, left, illustrates the structure of the solution to the RP in the x-t plane. The exact solution is</p>
    <table-wrap id="table2">
     <label>
      <xref ref-type="table" rid="table2">
       Table 2
      </xref></label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-"></xref>Table 2. Test 1. L<sub>1</sub>-norm errors of several schemes at t = 100.</title>
     </caption>
     <table class="MsoTableGrid custom-table" border="0" cellspacing="0" cellpadding="0"> 
      <tr> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="13.76%"><p style="text-align:center">M</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="13.76%"><p style="text-align:center">Δx</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="13.75%"><p style="text-align:center">RCM</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="13.75%"><p style="text-align:center">WENO3-JS</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="13.75%"><p style="text-align:center">WENO3-ZS</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="13.76%"><p style="text-align:center">100</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="13.76%"><p style="text-align:center">0.01</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="13.75%"><p style="text-align:center">1.1676E−05</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="13.75%"><p style="text-align:center">2.1040E−04</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="13.75%"><p style="text-align:center">2.2357E−02</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="13.76%"><p style="text-align:center">200</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.76%"><p style="text-align:center">0.005</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.75%"><p style="text-align:center">7.7622E−06</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.75%"><p style="text-align:center">9.9828E−06</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.75%"><p style="text-align:center">1.5257E−02</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="13.76%"><p style="text-align:center">400</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.76%"><p style="text-align:center">0.0025</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.75%"><p style="text-align:center">4.3555E−06</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.75%"><p style="text-align:center">2.6433E−06</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.75%"><p style="text-align:center">7.9449E−03</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="13.76%"><p style="text-align:center">800</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.76%"><p style="text-align:center">0.00125</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.75%"><p style="text-align:center">2.5609E−06</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.75%"><p style="text-align:center">1.7722E−05</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.75%"><p style="text-align:center">4.0256E−03</p></td> 
      </tr> 
     </table>
    </table-wrap>
    <fig id="fig1" position="float">
     <label>Figure 1</label>
     <caption>
      <title>Figure 1. Test 1. Left: The structure of the solution of the RP in the x-t plane. Right: Close-up view of water depth profiles at t = 100 with M = 100.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7405338-rId1063.jpeg?20241121021059" />
    </fig>
    <p>
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       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
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          U 
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       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
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          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable columnalign="left"> 
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              <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
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                 U 
               </mi> 
              </mstyle> 
              <mi>
                L 
              </mi> 
             </msub> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mtext>
               if 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
             <mo>
               ≤ 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 H 
               </mi> 
               <mi>
                 L 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
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              <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
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                 U 
               </mi> 
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               <mi>
                 L 
               </mi> 
               <mi>
                 f 
               </mi> 
               <mi>
                 a 
               </mi> 
               <mi>
                 n 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mtext>
               if 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <msub> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 H 
               </mi> 
               <mi>
                 L 
               </mi> 
              </mrow> 
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             <mo>
               &lt; 
             </mo> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
             <mo>
               &lt; 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 T 
               </mi> 
               <mi>
                 L 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
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                 U 
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              </mstyle> 
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                * 
              </mtext> 
             </msup> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mtext>
               if 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <msub> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 T 
               </mi> 
               <mi>
                 L 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               ≤ 
             </mo> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
             <mo>
               ≤ 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 T 
               </mi> 
               <mi>
                 R 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
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              <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
               <mi>
                 U 
               </mi> 
              </mstyle> 
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                 R 
               </mi> 
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                 f 
               </mi> 
               <mi>
                 a 
               </mi> 
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                 n 
               </mi> 
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                ( 
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                 x 
               </mi> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
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                 t 
               </mi> 
              </mrow> 
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                ) 
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               , 
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               if 
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             </mtext> 
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              <mi>
                S 
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                 T 
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                 R 
               </mi> 
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             <mi>
               S 
             </mi> 
             <mo>
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                S 
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                 R 
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               , 
             </mo> 
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           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mtext>
               if 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <msub> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 H 
               </mi> 
               <mi>
                 R 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               ≤ 
             </mo> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         S 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           0.5 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         8.132092 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         0.632092 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mn>
         0.632092 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mn>
         8.132092 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mtext>
          * 
        </mtext> 
       </msup> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             0.040728 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ⊤ 
        </mo> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>. The values of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> are obtained by (10) and (11) accordingly.</p>
    <p>For Test 2, the initial data generates two symmetric rarefactions. The two waves are symmetrical about the line 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.5 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. The main challenges of this test, as indicated by the numerical results, lie in properly managing the tails of the two rarefactions and the star region between these waves. The water in the star region is characterised by a shallow depth. Many methods will calculate a negative value for the depth 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        h 
      </mi> 
     </math> in that particular area, causing the algorithms to crash when trying to compute the celerity <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-1">
      [1]
     </xref>. Thus, this problem is suitable for evaluating the efficiency of numerical methods for low-depth water flows.</p>
    <p>The numerical solution is computed at the output times of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           o 
         </mi> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.05 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           o 
         </mi> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         100 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. Upon studying the exact solution, it becomes clear that for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           o 
         </mi> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           0.5 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            S 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             H 
           </mi> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mn>
         0.061 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, the solution consists of five distinct states with smooth parts and derivative discontinuities. On the other hand, for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           o 
         </mi> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           0.5 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            S 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mn>
         0.791 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, the solution falls within the star region and is thus constant. In this instance, the solution is devoid of significance for examination due to its simple structure.</p>
    <fig id="fig2" position="float">
     <label>Figure 2</label>
     <caption>
      <title>Figure 2. Test 1. Water depth profiles at t = 0.14 with M = 100 (left) and M = 800 (right).</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7405338-rId1091.jpeg?20241121021059" />
    </fig>
    <p>To begin, it is necessary to make some comments regarding the algorithms as coded by the authors. We were required to decrease the Courant-Friedrichs-Lewy (CFL) coefficient beyond the value specified by the algorithms for the initial 5 time steps in order to run MWENO5-P, WENO5-M, and WENO5-P. The MWENO5-P and WENO5-M had their CFL coefficient reduced to 0.2, while the WENO5-P had its CFL coefficient reduced to 0.1. Furthermore, the value of parameter 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        ξ 
      </mi> 
     </math> for the MWENO5-P was adjusted from 0.1 to 0.4. To run the WENO5-NS, we reduced the CFL coefficient from 0.5 to 0.4. The WENO9-JS method proved to be ineffective in providing a solution for this test problem, even when the CFL coefficient was reduced to a significantly low value of 0.05.</p>
    <p>All methods, except for the RCM, failed to fully realize the constant state between the left and right rarefactions (the star region) for the output time 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           o 
         </mi> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.05 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> on the 100-cell mesh. The mesh refinement enhances the realization of the constant space; however, it results in overshoots and undershoots in the vicinity of the tails of the left and right rarefactions. Further information will be provided subsequently. For short time simulation, the methods selected for demonstrating are RCM, WENO5-ZR, and WENO5-Z. The numerical solutions for water depth and velocity are depicted in <xref ref-type="fig" rid="fig4">
      Figure 4
     </xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig5">
      Figure 5
     </xref>, respectively, and the 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> errors are presented in <xref ref-type="table" rid="table3">
      Table 3
     </xref>.</p>
    <p>
     <xref ref-type="fig" rid="fig4(a1)">
      Figure 4(a
      <sub>1</sub>)
     </xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig5(a1)">
      Figure 5(a
      <sub>1</sub>)
     </xref> show the results of the RCM for the output time 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           o 
         </mi> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.05 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> on the mesh of 100 cells. It is apparent that it perfectly captures the constant state between the rarefactions. It appears that the rarefactions are not smooth, but they are sufficiently close to the exact solution. Furthermore, the corners at the endpoints of the rarefactions are slightly rounded. These issues can be very well resolved by refining the mesh, see <xref ref-type="fig" rid="fig4(a2)">
      Figure 4(a
      <sub>2</sub>)
     </xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig5(a2)">
      Figure 5(a
      <sub>2</sub>)
     </xref>.</p>
    <p>
     <xref ref-type="fig" rid="fig4(b1)">
      Figure 4(b
      <sub>1</sub>)
     </xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig5(b1)">
      Figure 5(b
      <sub>1</sub>)
     </xref> display the outcomes obtained using the WENO5-ZR method for the output time 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           o 
         </mi> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.05 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> on the mesh of 100 cells. It is evident that it only partially reproduces the constant state between the rarefactions. The water depth profile provided by the WENO5-Z (<xref ref-type="fig" rid="fig4(c1)">
      Figure 4(c
      <sub>1</sub>)
     </xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig5(c1)">
      Figure 5(c
      <sub>1</sub>)
     </xref>), MWENO5-P, and WENO5-JS, as well as the velocity profile obtained by the WENO5-ZS, likewise exhibit this feature. In the numerical solution produced by the remaining WENO methods, the same constant state is either scarcely present or entirely absent. These illustrations also demonstrate that the rarefactions are accurately approximated and that the corners at the heads of the left and right rarefactions are curved. This is also the case for the solutions obtained from the remaining WENO methods, with the exception of WENO5-ZQ and WENO ( 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>)-ZS, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         5 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, where small amplitude oscillations were observed prior to the head of the left rarefaction and subsequent to the head of the right rarefaction.</p>
    <p>On the finest mesh of 800 cells (<xref ref-type="fig" rid="fig4(b2)">
      Figure 4(b
      <sub>2</sub>)
     </xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig5(b2)">
      Figure 5(b
      <sub>2</sub>)
     </xref>), we can visually confirm that the rarefactions, along with their heads, are indistinguishable from the exact solution. In addition, the constant state between the rarefactions is significantly more apparent; however, it is important to observe the overshoots and undershoots in the vicinity of the rarefactions’ tails. To be more precise, the water depth profile suffers from undershoots following the tail of the left rarefaction and prior to the tail of the right rarefaction, while the velocity profile exhibits an overshoot and an undershoot, respectively. All WENO methods yielded a solution that adhered to the identical pattern. The magnitude of these overshoots and undershoots (both in terms of height and width) vary depending on the WENO method. The solutions produced by WENO5-Z (<xref ref-type="fig" rid="fig4(c2)">
      Figure 4(c
      <sub>2</sub>)
     </xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig5(c2)">
      Figure 5(c
      <sub>2</sub>)
     </xref>), WENO5-JS, and WENO5-ZR exhibited the lowest height measurements, over 8 cells, 9 cells, and 7 cells, respectively.</p>
    <p>Furthermore, we noticed that spurious oscillations in the star region accompany the overshoots and undershoots in the solution generated by WENO5-ZQ and WENO ( 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>)-ZS, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         5 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. Additionally, regarding these methods, the small amplitude oscillations that were noticed near the heads of the rarefactions on the coarser mesh still persist and are more prominent in the water depth profile.</p>
    <p>For long time simulation, consult <xref ref-type="fig" rid="fig3">
      Figure 3
     </xref>, right, and <xref ref-type="table" rid="table4">
      Table 4
     </xref>. RCM produced the smallest 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> error, followed by WENO5-M and WENO5-ZQ.</p>
    <table-wrap id="table3">
     <label>
      <xref ref-type="table" rid="table3">
       Table 3
      </xref></label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-"></xref>Table 3. Test 2. L<sub>1</sub>-norm errors of several schemes at t = 0.05.</title>
     </caption>
     <table class="MsoTableGrid custom-table" border="0" cellspacing="0" cellpadding="0"> 
      <tr> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="13.76%"><p style="text-align:center">M</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="13.76%"><p style="text-align:center">Δx</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="13.75%"><p style="text-align:center">RCM</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="13.75%"><p style="text-align:center">WENO5-ZR</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="13.75%"><p style="text-align:center">WENO5-Z</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="13.76%"><p style="text-align:center">100</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="13.76%"><p style="text-align:center">0.01</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="13.75%"><p style="text-align:center">1.0180E−01</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="13.75%"><p style="text-align:center">2.6473E−02</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="13.75%"><p style="text-align:center">2.8579E−02</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="13.76%"><p style="text-align:center">200</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.76%"><p style="text-align:center">0.005</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.75%"><p style="text-align:center">5.3293E−02</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.75%"><p style="text-align:center">1.3311E−02</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.75%"><p style="text-align:center">1.4331E−02</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="13.76%"><p style="text-align:center">400</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.76%"><p style="text-align:center">0.0025</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.75%"><p style="text-align:center">1.9662E−02</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.75%"><p style="text-align:center">6.6564E−03</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.75%"><p style="text-align:center">7.1691E−03</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="13.76%"><p style="text-align:center">800</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.76%"><p style="text-align:center">0.00125</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.75%"><p style="text-align:center">6.6116E−03</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.75%"><p style="text-align:center">3.3275E−03</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.75%"><p style="text-align:center">3.5858E−03</p></td> 
      </tr> 
     </table>
    </table-wrap>
    <table-wrap id="table4">
     <label>
      <xref ref-type="table" rid="table4">
       Table 4
      </xref></label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-"></xref>Table 4. Test 2. L<sub>1</sub>-norm errors of several schemes at t = 100.</title>
     </caption>
     <table class="MsoTableGrid custom-table" border="0" cellspacing="0" cellpadding="0"> 
      <tr> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="13.76%"><p style="text-align:center">M</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="13.76%"><p style="text-align:center">Δx</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="13.75%"><p style="text-align:center">RCM</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="13.75%"><p style="text-align:center">WENO5-M</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="13.75%"><p style="text-align:center">WENO5-ZQ</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="13.76%"><p style="text-align:center">100</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="13.76%"><p style="text-align:center">0.01</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="13.75%"><p style="text-align:center">2.8679E−09</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="13.75%"><p style="text-align:center">1.4091E−03</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="13.75%"><p style="text-align:center">1.6534E−03</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="13.76%"><p style="text-align:center">200</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.76%"><p style="text-align:center">0.005</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.75%"><p style="text-align:center">2.8679E−09</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.75%"><p style="text-align:center">4.6309E−04</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.75%"><p style="text-align:center">6.1939E−04</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="13.76%"><p style="text-align:center">400</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.76%"><p style="text-align:center">0.0025</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.75%"><p style="text-align:center">2.8679E−09</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.75%"><p style="text-align:center">1.6672E−04</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.75%"><p style="text-align:center">2.5940E−04</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="13.76%"><p style="text-align:center">800</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.76%"><p style="text-align:center">0.00125</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.75%"><p style="text-align:center">2.8679E−09</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.75%"><p style="text-align:center">6.9874E−05</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.75%"><p style="text-align:center">1.1608E−04</p></td> 
      </tr> 
     </table>
    </table-wrap>
    <fig id="fig3" position="float">
     <label>Figure 3</label>
     <caption>
      <title>Figure 3. Test 2. Left: The structure of the solution of the RP in the x-t plane. Right: Close-up view of water depth profiles at t = 100 with M = 100.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7405338-rId1107.jpeg?20241121021059" />
    </fig>
    <fig id="fig4" position="float">
     <label>Figure 4</label>
     <caption>
      <title>Figure 4. Test 2. Water depth profiles at t = 0.05 with M = 100 (left) and M = 800 (right).</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7405338-rId1108.jpeg?20241121021059" />
    </fig>
   </sec>
   <sec id="s4_4">
    <title>4.4. Test 3: Left and Right Shock</title>
    <p>We solve the RP (2), (3), (9) with 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             0.5 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ⊤ 
        </mo> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             0.5 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ⊤ 
        </mo> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>,</p>
    <fig id="fig5" position="float">
     <label>Figure 5</label>
     <caption>
      <title>Figure 5. Test 2. Velocity profiles at t = 0.05 with M = 100 (left) and M = 800 (right).</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7405338-rId1113.jpeg?20241121021059" />
    </fig>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           ∞ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.5 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. <xref ref-type="fig" rid="fig6">
      Figure 6
     </xref>, left, shows the structure of the solution to the RP in the x-t plane. The exact solution is</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable columnalign="left"> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
               <mi>
                 U 
               </mi> 
              </mstyle> 
              <mi>
                L 
              </mi> 
             </msub> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mtext>
               if 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
             <mo>
               &lt; 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
               <mi>
                 L 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
               <mi>
                 U 
               </mi> 
              </mstyle> 
              <mtext>
                * 
              </mtext> 
             </msup> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mtext>
               if 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <msub> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
               <mi>
                 L 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               &lt; 
             </mo> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
             <mo>
               &lt; 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
               <mi>
                 R 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
               <mi>
                 U 
               </mi> 
              </mstyle> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
             </msub> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mtext>
               if 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <msub> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
               <mi>
                 R 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               &lt; 
             </mo> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         S 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           0.5 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         3.018779 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mn>
         3.018779 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mtext>
          * 
        </mtext> 
       </msup> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1.165630 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ⊤ 
        </mo> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>The initial data for this test problem produce a left and a right shock that propagate in opposite directions. The two waves are symmetrical about the line 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.5 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. Based on the numerical results, the primary challenge faced by the methods was generating a solution that is free from spurious oscillations in the vicinity of the shocks, as well as in the constant space between them (star region).</p>
    <p>Numerical solutions are calculated at the output times of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           o 
         </mi> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           o 
         </mi> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         100 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. It is evident upon studying the exact solution that, for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           o 
         </mi> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           0.5 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            S 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mn>
         0.166 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, the solution is composed of three distinct constant states that are distinguished by jump discontinuities. Conversely, the solution is constant when 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           o 
         </mi> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           0.5 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            S 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mn>
         0.166 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, as it is contained within the star region. In this situation, the solution is simple in structure and hence lacks significance for evaluation.</p>
    <p>For short time simulation, the methods selected for their performance are RCM, WENO5-ZR, and WENO3-ZS. <xref ref-type="fig" rid="fig7">
      Figure 7
     </xref> illustrates the numerical solutions for water depth, whereas <xref ref-type="table" rid="table5">
      Table 5
     </xref> gives the 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> errors.</p>
    <p>
     <xref ref-type="fig" rid="fig7(a1)">
      Figure 7(a
      <sub>1</sub>)
     </xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig7(a2)">
      Figure 7(a
      <sub>2</sub>)
     </xref> depict the numerical solution provided by the RCM. The shocks have been computed with infinite resolution. However, the positions of the shocks are not exact. More precisely, the left shock’s location on a 100-cell mesh deviates by 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mtext>
         Δ 
       </mtext> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> from its exact location, whereas the locations of both shocks on an 800-cell mesh deviate by 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mtext>
         Δ 
       </mtext> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>. Moreover, the RCM accurately calculates values in constant states with a precision of at least eight decimal places, and the margin of error is approximately 10<sup>−</sup><sup>9</sup>. Nevertheless, the RCM has a substantially greater 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> error (refer to <xref ref-type="table" rid="table5">
      Table 5
     </xref>). This is primarily attributable to inaccuracies in the shocks’ position.</p>
    <p>Among the various WENO methods, only WENO3-JS and WENO3-ZS successfully yielded a numerical solution that was free from spurious oscillations in the vicinity of the shocks on all meshes. <xref ref-type="fig" rid="fig7(b1)">
      Figure 7(b
      <sub>1</sub>)
     </xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig7(b2)">
      Figure 7(b
      <sub>2</sub>)
     </xref> shows the numerical solution obtained using the WENO3-ZS scheme. In comparison with WENO3-JS, the WENO3-ZS resolved the shocks more sharply (5 - 7 cells) and resulted in a smaller 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> error on all meshes.</p>
    <p>The solution provided by the WENO5-ZR, WENO5-M, and WENO5-Z exhibited minor oscillations following the left shock and preceding the right shock. Refinement of the mesh increases the visibility of these oscillations, which diminish quickly. The numerical solution derived by applying the WENO5-ZR scheme is illustrated in <xref ref-type="fig" rid="fig7(c1)">
      Figure 7(c
      <sub>1</sub>)
     </xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig7(c2)">
      Figure 7(c
      <sub>2</sub>)
     </xref>. The WENO5-ZR scheme resolves the shocks more accurately (3 - 5 cells), exhibits smaller amplitude oscillations, and yields smaller 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> errors in comparison to WENO5-Z and WENO5-M. The WENO ( 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>)-JS schemes ( 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         5 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>) displayed larger amplitude oscillations in the previously stated locations, which get more intense as 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        k 
      </mi> 
     </math> increases.</p>
    <p>The solution produced by the MWENO5-P, WENO5-P, and WENO5-NS schemes displays very slight overshoots and undershoots that become apparent upon mesh refinement, in addition to the oscillations in the aforementioned locations. To be more specific, the velocity (respectively, water depth) plot displays a slight overshoot (resp. undershoot) prior to the left shock, and both plots exhibit a slight undershoot following the right shock. Among the WENO methods investigated in this study, the WENO ( 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>)-ZS, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         5 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, schemes, as well as the WENO5-ZQ scheme, had the least accurate performance in resolving shocks. The solution generated by these schemes exhibits overshoots and undershoots accompanied by spurious oscillations prior to and following both shocks.</p>
    <p>For long time simulation, refer to <xref ref-type="fig" rid="fig6">
      Figure 6
     </xref>, right, and <xref ref-type="table" rid="table6">
      Table 6
     </xref>. In terms of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> error, RCM exhibited the lowest value, followed by WENO9-ZS (for M = 100), and WENO5-ZQ (for M = 200, 400, 800). Notice that the WENO9-ZS is more accurate on the coarser mesh than the WENO5-ZQ on the finest mesh.</p>
    <table-wrap id="table5">
     <label>
      <xref ref-type="table" rid="table5">
       Table 5
      </xref></label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-"></xref>Table 5. Test 3. L<sub>1</sub>-norm errors of several schemes at t = 0.1.</title>
     </caption>
     <table class="MsoTableGrid custom-table" border="0" cellspacing="0" cellpadding="0"> 
      <tr> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="20.01%"><p style="text-align:center">M</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="20.01%"><p style="text-align:center">Δx</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">RCM</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">WENO3-ZS</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">WENO5-ZR</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="20.01%"><p style="text-align:center">100</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="20.01%"><p style="text-align:center">0.01</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">6.6563E−03</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">6.8179E−03</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">3.7364E−03</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="20.01%"><p style="text-align:center">200</p></td> 
       <td class="acenter" width="20.01%"><p style="text-align:center">0.005</p></td> 
       <td class="acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">3.3282E−03</p></td> 
       <td class="acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">2.5327E−03</p></td> 
       <td class="acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">1.0317E−03</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="20.01%"><p style="text-align:center">400</p></td> 
       <td class="acenter" width="20.01%"><p style="text-align:center">0.0025</p></td> 
       <td class="acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">3.3282E−03</p></td> 
       <td class="acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">1.5894E−03</p></td> 
       <td class="acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">8.4818E−04</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="20.01%"><p style="text-align:center">800</p></td> 
       <td class="acenter" width="20.01%"><p style="text-align:center">0.00125</p></td> 
       <td class="acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">1.6641E−03</p></td> 
       <td class="acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">5.3050E−04</p></td> 
       <td class="acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">2.1727E−04</p></td> 
      </tr> 
     </table>
    </table-wrap>
    <table-wrap id="table6">
     <label>
      <xref ref-type="table" rid="table6">
       Table 6
      </xref></label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-"></xref>Table 6. Test 3. L<sub>1</sub>-norm errors of several schemes at t = 100.</title>
     </caption>
     <table class="MsoTableGrid custom-table" border="0" cellspacing="0" cellpadding="0"> 
      <tr> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="20.01%"><p style="text-align:center">M</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="20.01%"><p style="text-align:center">Δx</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">RCM</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">WENO5-ZQ</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">WENO9-ZS</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="20.01%"><p style="text-align:center">100</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="20.01%"><p style="text-align:center">0.01</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">1.6932E−09</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">2.5483E−03</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">1.7626E−03</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="20.01%"><p style="text-align:center">200</p></td> 
       <td class="acenter" width="20.01%"><p style="text-align:center">0.005</p></td> 
       <td class="acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">1.6932E−09</p></td> 
       <td class="acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">2.4380E−03</p></td> 
       <td class="acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">5.8478E−03</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="20.01%"><p style="text-align:center">400</p></td> 
       <td class="acenter" width="20.01%"><p style="text-align:center">0.0025</p></td> 
       <td class="acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">1.6932E−09</p></td> 
       <td class="acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">3.0275E−03</p></td> 
       <td class="acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">6.5827E−03</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="20.01%"><p style="text-align:center">800</p></td> 
       <td class="acenter" width="20.01%"><p style="text-align:center">0.00125</p></td> 
       <td class="acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">1.6932E−09</p></td> 
       <td class="acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">1.7795E−03</p></td> 
       <td class="acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">4.9842E−03</p></td> 
      </tr> 
     </table>
    </table-wrap>
    <fig id="fig6" position="float">
     <label>Figure 6</label>
     <caption>
      <title>Figure 6. Test 3. Left: The structure of the solution of the RP in the x-t plane. Right: Close-up view of water depth profiles at t = 100 with M = 100.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7405338-rId1156.jpeg?20241121021059" />
    </fig>
    <fig id="fig7" position="float">
     <label>Figure 7</label>
     <caption>
      <title>Figure 7. Test 3. Water depth profiles at t = 0.1 with M = 100 (left) and M = 800 (right).</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7405338-rId1157.jpeg?20241121021059" />
    </fig>
   </sec>
   <sec id="s4_5">
    <title>4.5. Test 4: Left Shock and Right Rarefaction</title>
    <p>We solve the RP (2), (3), (9) with 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             3.5 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ⊤ 
        </mo> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ⊤ 
        </mo> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           ∞ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.5 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. <xref ref-type="fig" rid="fig8">
      Figure 8
     </xref>, left, displays the structure of the solution to the RP in the x-t plane. The exact solution is</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable columnalign="left"> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
               <mi>
                 U 
               </mi> 
              </mstyle> 
              <mi>
                L 
              </mi> 
             </msub> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mtext>
               if 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
             <mo>
               &lt; 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
               <mi>
                 L 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
               <mi>
                 U 
               </mi> 
              </mstyle> 
              <mtext>
                * 
              </mtext> 
             </msup> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mtext>
               if 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <msub> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
               <mi>
                 L 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               &lt; 
             </mo> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
             <mo>
               ≤ 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 T 
               </mi> 
               <mi>
                 R 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
               <mi>
                 U 
               </mi> 
              </mstyle> 
              <mrow> 
               <mi>
                 R 
               </mi> 
               <mi>
                 f 
               </mi> 
               <mi>
                 a 
               </mi> 
               <mi>
                 n 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mo>
                  / 
                </mo> 
                <mi>
                  t 
                </mi> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mtext>
               if 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <msub> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 T 
               </mi> 
               <mi>
                 R 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               &lt; 
             </mo> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
             <mo>
               &lt; 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 H 
               </mi> 
               <mi>
                 R 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
               <mi>
                 U 
               </mi> 
              </mstyle> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
             </msub> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mtext>
               if 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <msub> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 H 
               </mi> 
               <mi>
                 R 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               ≤ 
             </mo> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         S 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           0.5 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         3.770040 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mn>
         5.486301 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mn>
         6.424942 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mtext>
          * 
        </mtext> 
       </msup> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             2.663932 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             0.996948 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ⊤ 
        </mo> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> is determined by (11).</p>
    <p>We selected the initial data for Test 4 so that the solution consists of a left shock and a narrow right rarefaction. The main challenges encountered by the methods used were in producing a solution that effectively handled the shock and the rarefaction, including its tail and head. Due to the narrowness of the rarefaction, the solution contains a thin region with steep gradients that is around 0.047 units wide. This makes it difficult to adequately represent this region on a 100-cell mesh.</p>
    <p>We compute the numerical solution at the output times of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           o 
         </mi> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.05 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           o 
         </mi> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         100 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. Upon examination of the exact solution, it is obvious that, when 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           o 
         </mi> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           0.5 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            S 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             H 
           </mi> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mn>
         0.077 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, the solution has a rich structure consisting of four distinct states that can be defined by smooth regions, derivative discontinuities, and a jump discontinuity. For 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           o 
         </mi> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           0.5 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            S 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
           <mi>
             L 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mn>
         0.133 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, however, the solution is located within the star region and thus constant. In this case, the solution has a simple structure and therefore lacks significance for examination.</p>
    <p>A broad variety of numerical behaviour was observed in the results derived from the WENO methods. For short time simulation, we selected RCM, WENO5-ZR, and WENO3-ZS for presentation. The numerical solutions for water depth are plotted in <xref ref-type="fig" rid="fig9">
      Figure 9
     </xref>, while the 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> errors are provided in <xref ref-type="table" rid="table7">
      Table 7
     </xref>.</p>
    <p>
     <xref ref-type="fig" rid="fig9(a1)">
      Figure 9(a
      <sub>1</sub>)
     </xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig9(a2)">
      Figure 9(a
      <sub>2</sub>)
     </xref> depict the numerical solution obtained from the RCM on both meshes. The numerical solution aligns with the exact solution in the constant states. On the 100-cell mesh, the shock has been calculated with infinite resolution, and its position is precise, but the resolution of the rarefaction is insufficient. Refining the mesh significantly enhances the accuracy of the rarefaction approximation while maintaining the sharpness of the corners. However, it also adds a minor error in the shock position.</p>
    <p>
     <xref ref-type="fig" rid="fig9(b1)">
      Figure 9(b
      <sub>1</sub>)
     </xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig9(b2)">
      Figure 9(b
      <sub>2</sub>)
     </xref> show the numerical solution acquired by the WENO5-ZR scheme on both meshes. On the 100-cell mesh, the shock is sharply resolved (2 - 3 cells), the star region is well defined, and the rarefaction is slightly curved at the edges. Nevertheless, a low-amplitude undershoot occurs prior to the rarefaction’s tail. The 800-cell mesh exhibits significantly improved resolution of the shock and rarefaction, and the undershoot is practically nonexistent. The WENO5-ZR scheme also had the lowest 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> error among all other WENO methods on all meshes.</p>
    <p>
     <xref ref-type="fig" rid="fig9(c1)">
      Figure 9(c
      <sub>1</sub>)
     </xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig9(c2)">
      Figure 9(c
      <sub>2</sub>)
     </xref> illustrate the numerical solution generated with the WENO3-ZS method on both meshes. It produced the only oscillation-free solution on all meshes among WENO methods. Compared to WENO5-ZR, the transition of the shock occupies four to five cells, and the resolution of the rarefaction is less satisfactory, resulting in more smeared corners. Refining the mesh significantly enhances the resolution of both shock and rarefaction.</p>
    <p>Compared to the WENO3-ZS, the WENO3-JS demonstrated a greater degree of discontinuity smearing. It also displayed minor oscillations on the 800-cell mesh following the shock. Similar to the WENO5-ZR, the WENO5-NS demonstrated comparable performance; however, there was one distinction. The water depth (resp. velocity) plot depicts a slight undershoot (resp. overshoot) preceding the shock. The WENO5-P exhibits a similar pattern to the WENO5-NS, but with the inclusion of very small amplitude oscillations following the shock.</p>
    <p>In the WENO5-JS and WENO5-M results, spurious oscillations were observed after the shock, which persisted throughout the entire star region until the tail of the rarefaction on the 100-cell mesh. On the finest mesh, these oscillations were compressed in frequency and amplified in amplitude over a limited region following the shock before being damped. The MWENO5-P, WENO5-Z, and WENO ( 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>)-JS, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         5 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, exhibit a similar structure, but with the inclusion of an undershoot preceding the tail of the rarefaction.</p>
    <p>The WENO5-ZS and WENO5-ZQ results demonstrated small amplitude oscillations following the shock, as well as an undershoot prior to the tail and an overshoot following the head of the rarefaction, with regard to the 800-cell mesh. The WENO ( 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>)-ZS, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         5 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, results, on the other hand, exhibited both overshoots and undershoots before and after the shock, as well as small amplitude oscillations after the shock. Additionally, there was an undershoot before the tail and an overshoot after the head of the rarefaction.</p>
    <p>For long time simulation, the results are displayed in <xref ref-type="fig" rid="fig8">
      Figure 8
     </xref>, right, and the 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> errors are tabulated in <xref ref-type="table" rid="table8">
      Table 8
     </xref>. RCM had the lowest 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> errors, followed by WENO7-ZS (for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         100 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         200 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         400 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>), and WENO3-JS (for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         800 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>). The 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> error of the WENO7-ZS scheme exhibits a noticeable rise when the mesh is refined from 400 to 800 cells.</p>
    <table-wrap id="table7">
     <label>
      <xref ref-type="table" rid="table7">
       Table 7
      </xref></label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-"></xref>Table 7. Test 4. L<sub>1</sub>-norm errors of several schemes at t = 0.05.</title>
     </caption>
     <table class="MsoTableGrid custom-table" border="0" cellspacing="0" cellpadding="0"> 
      <tr> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="20.01%"><p style="text-align:center">M</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="20.01%"><p style="text-align:center">Δx</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">RCM</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">WENO3-ZS</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">WENO5-ZR</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="20.01%"><p style="text-align:center">100</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="20.01%"><p style="text-align:center">0.01</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">3.6502E−02</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">3.0322E−02</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">1.7967E−02</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="20.01%"><p style="text-align:center">200</p></td> 
       <td class="acenter" width="20.01%"><p style="text-align:center">0.005</p></td> 
       <td class="acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">1.0190E−02</p></td> 
       <td class="acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">1.3883E−02</p></td> 
       <td class="acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">7.3292E−03</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="20.01%"><p style="text-align:center">400</p></td> 
       <td class="acenter" width="20.01%"><p style="text-align:center">0.0025</p></td> 
       <td class="acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">4.8721E−03</p></td> 
       <td class="acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">6.5827E−03</p></td> 
       <td class="acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">3.1581E−03</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="20.01%"><p style="text-align:center">800</p></td> 
       <td class="acenter" width="20.01%"><p style="text-align:center">0.00125</p></td> 
       <td class="acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">5.3079E−03</p></td> 
       <td class="acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">3.8281E−03</p></td> 
       <td class="acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">2.0017E−03</p></td> 
      </tr> 
     </table>
    </table-wrap>
    <table-wrap id="table8">
     <label>
      <xref ref-type="table" rid="table8">
       Table 8
      </xref></label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-"></xref>Table 8. Test 4. L<sub>1</sub>-norm errors of several schemes at t = 100.</title>
     </caption>
     <table class="MsoTableGrid custom-table" border="0" cellspacing="0" cellpadding="0"> 
      <tr> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="20.01%"><p style="text-align:center">M</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="20.01%"><p style="text-align:center">Δx</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">RCM</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">WENO3-JS</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">WENO7-ZS</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="20.01%"><p style="text-align:center">100</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="20.01%"><p style="text-align:center">0.01</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">6.9576E−09</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">1.3338E−01</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">8.6709E−02</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="20.01%"><p style="text-align:center">200</p></td> 
       <td class="acenter" width="20.01%"><p style="text-align:center">0.005</p></td> 
       <td class="acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">6.9576E−09</p></td> 
       <td class="acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">1.3490E−01</p></td> 
       <td class="acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">6.6159E−02</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="20.01%"><p style="text-align:center">400</p></td> 
       <td class="acenter" width="20.01%"><p style="text-align:center">0.0025</p></td> 
       <td class="acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">6.9576E−09</p></td> 
       <td class="acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">1.3608E−01</p></td> 
       <td class="acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">5.9510E−02</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="20.01%"><p style="text-align:center">800</p></td> 
       <td class="acenter" width="20.01%"><p style="text-align:center">0.00125</p></td> 
       <td class="acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">6.9576E−09</p></td> 
       <td class="acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">1.3675E−01</p></td> 
       <td class="acenter" width="20.00%"><p style="text-align:center">1.9880E−01</p></td> 
      </tr> 
     </table>
    </table-wrap>
    <fig id="fig8" position="float">
     <label>Figure 8</label>
     <caption>
      <title>Figure 8. Test 4. Left: The structure of the solution of the RP in the x-t plane. Right: Close-up view of water depth profiles at t = 100 with M = 100.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7405338-rId1202.jpeg?20241121021100" />
    </fig>
    <fig id="fig9" position="float">
     <label>Figure 9</label>
     <caption>
      <title>Figure 9. Test 4. Water depth profiles at t = 0.05 with M = 100 (left) and M = 800 (right).</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7405338-rId1203.jpeg?20241121021100" />
    </fig>
   </sec>
   <sec id="s4_6">
    <title>4.6. Computational Cost Comparison</title>
    <p>In this subsection, we examine the computational performance of the schemes. The computations were performed using the gfortran compiler with double precision on a system equipped with an Intel(R) Core(TM) i7-6700HQ x64-based CPU running at a clock speed of 2.60 GHz and with 16 GB of RAM. The code was not intended to optimize all procedures; therefore, it is feasible that computational costs may be decreased through improved implementations.</p>
    <p>The same CFL coefficient, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           CFL 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.4 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, was employed to compare the computational cost of the WENO schemes. <xref ref-type="table" rid="table9">
      Table 9
     </xref> displays the CPU times for the WENO schemes applied to Test 1 for the output time 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           o 
         </mi> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         100 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> on the 800-cell mesh. For these values, the numerical solution is evolved over approximately 1173 × 10<sup>3</sup> time steps, regardless of the scheme employed. The comparison of the computational cost of the schemes on the other Tests leads to similar conclusions. To reduce the impact of randomness, each Test is conducted five times under identical conditions, and the computation time provided in <xref ref-type="table" rid="table9">
      Table 9
     </xref> is the average of the five trials.</p>
    <p>RCM is the most efficient scheme for these types of problems, as it is one-step scheme in time and do not require the expensive computations required in the WENO reconstruction process. It took about 2.04 minutes to complete 1,041,646 time steps. <xref ref-type="table" rid="table9">
      Table 9
     </xref> indicates that the WENO ( 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>)-ZS is approximately 14% - 21% slower (depending on 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        k 
      </mi> 
     </math>) than the WENO ( 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>)-JS for the same value of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        k 
      </mi> 
     </math>. Additionally, we can observe that all of the WENO5 schemes exhibit comparable efficiency, with the exception of the WENO5-ZS and WENO5-ZR schemes. Compared to the other WENO5 schemes, the WENO5-ZS is approximately 10% more expensive, whereas the WENO5-ZR is over twice as expensive. Surprisingly, the cost of the WENO5-ZR exceeds even that of the WENO9-ZS. As anticipated, the methods with higher order accuracy (excluding WENO5-ZR) are more costly as a result of the large number of computations.</p>
    <table-wrap id="table9">
     <label>
      <xref ref-type="table" rid="table9">
       Table 9
      </xref></label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-"></xref>Table 9. CPU time (in minutes) analysis for various schemes as applied to Test 1.</title>
     </caption>
     <table class="MsoTableGrid custom-table" border="0" cellspacing="0" cellpadding="0"> 
      <tr> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="20.58%"><p style="text-align:center">scheme</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="12.74%"><p style="text-align:center">time</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="19.39%"><p style="text-align:center">scheme</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="13.95%"><p style="text-align:center">time</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="20.33%"><p style="text-align:center">scheme</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="13.01%"><p style="text-align:center">time</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="20.58%"><p style="text-align:center">WENO3-JS</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="12.74%"><p style="text-align:center">55.11</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="19.39%"><p style="text-align:center">WENO5-P</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="13.95%"><p style="text-align:center">76.71</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="20.33%"><p style="text-align:center">WENO5-ZR</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="13.01%"><p style="text-align:center">159.54</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="20.58%"><p style="text-align:center">WENO3-ZS</p></td> 
       <td class="acenter" width="12.74%"><p style="text-align:center">64.68</p></td> 
       <td class="acenter" width="19.39%"><p style="text-align:center">WENO5-ZQ</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.95%"><p style="text-align:center">77.89</p></td> 
       <td class="acenter" width="20.33%"><p style="text-align:center">WENO7-JS</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.01%"><p style="text-align:center">99.67</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="20.58%"><p style="text-align:center">WENO5-M</p></td> 
       <td class="acenter" width="12.74%"><p style="text-align:center">79.22</p></td> 
       <td class="acenter" width="19.39%"><p style="text-align:center">MWENO5-P</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.95%"><p style="text-align:center">76.69</p></td> 
       <td class="acenter" width="20.33%"><p style="text-align:center">WENO7-ZS</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.01%"><p style="text-align:center">113.84</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="20.58%"><p style="text-align:center">WENO5-Z</p></td> 
       <td class="acenter" width="12.74%"><p style="text-align:center">77.17</p></td> 
       <td class="acenter" width="19.39%"><p style="text-align:center">WENO5-JS</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.95%"><p style="text-align:center">74.59</p></td> 
       <td class="acenter" width="20.33%"><p style="text-align:center">WENO9-JS</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.01%"><p style="text-align:center">128.55</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="20.58%"><p style="text-align:center">WENO5-NS</p></td> 
       <td class="acenter" width="12.74%"><p style="text-align:center">79.18</p></td> 
       <td class="acenter" width="19.39%"><p style="text-align:center">WENO5-ZS</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.95%"><p style="text-align:center">85.04</p></td> 
       <td class="acenter" width="20.33%"><p style="text-align:center">WENO9-ZS</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.01%"><p style="text-align:center">154.94</p></td> 
      </tr> 
     </table>
    </table-wrap>
   </sec>
  </sec><sec id="s5">
   <title>5. Concluding Remarks</title>
   <p>In this paper, we focus on FV WENO schemes for solving the initial-value problem for homogeneous 1D SWEs. A proposal made by Titarev and Toro <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-20">
     [20]
    </xref> in the context of FV WENO methods was to utilize the upwind TVD WAF flux as the numerical flux, which they implemented in the FV WENO-JS. Our motivation for the study was to employ the upwind TVD WAF flux in conjunction with other WENO schemes that have developed since then and investigate their performance by numerically solving RPs for the homogeneous 1D SWEs. This study also included the RCM for comparative analysis with the WENO methodologies for two reasons. Firstly, for its capacity to resolve discontinuities with infinite resolution, and secondly, to illustrate its considerable similarity to the exact solution for prolonged simulations of the problems examined in this study.</p>
   <p>To validate the use of the TVD WAF flux, we conducted a comparison with the first-order Godunov flux <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-1">
     [1]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-34">
     [34]
    </xref> on the same test problems. Our numerical experiments, not shown here, demonstrated that the WENO schemes were generally more effective in terms of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> error and discontinuity resolution when used with the TVD WAF flux. In order to utilise the TVD WAF flux, we extended the existing FD WENO schemes (WENO-M, WENO-Z, WENO-NS, WENO-P, MWENO-P and WENO-ZR) into FV schemes, based on the concepts proposed in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-11">
     [11]
    </xref>. Our first objective was to outline the procedures for implementing the methods employed in this research and provide the necessary equations to facilitate their coding. As far as we know, certain ones of these have not been reported in the literature. In the case of the WENO methods, these are the explicit expressions for 1) the Smoothness Indicators (SIs) for the WENO ( 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>)-ZS schemes, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        4 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        5 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, and 2) the values of the reconstruction polynomials 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          Z 
        </mi> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msubsup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> at the cell interfaces</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> for the WENO 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>-ZS, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        3 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        4 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        5 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>Our second objective was to evaluate the efficiency of the TVD WAF flux on four RPs for the SWEs, each with a different solution structure. Moreover, we sought to determine whether a single method produces the best results for all test problems in either short- or long-time simulations. When we refer to “best results,” we are primarily concerned with the methods’ capacity to accurately and sharply resolve discontinuities without oscillations, with the 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> error and CPU cost being secondary factors to consider.</p>
   <p>The findings indicate that, for short time simulation, both the RCM and the WENO5-ZR produce the most favourable outcomes for all test problems. The RCM did not demonstrate the lowest 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> error; however, it resolved shock discontinuities with infinite resolution and extremely accurately approximated the corners at the endpoints of the rarefactions. Due to its randomness, the RCM’s primary drawbacks include the lack of smoothness in the rarefactions, which can be improved with mesh refinement, and the incorrect positioning of shocks. Multiple versions of the RCM may be found in the literature that utilise hybrid methods to remove undesired randomness; see, e.g., <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-35">
     [35]
    </xref>-<xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-38">
     [38]
    </xref>.</p>
   <p>Apart from the RCM, the WENO5-ZR offered the least oscillatory solutions. Furthermore, it exhibited the lowest 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> error compared to all other WENO methods on all meshes, albeit at a substantial increase in CPU cost. The WENO3-ZS’s performance is also worthy of discussion. Aside from Test 2, the WENO3-ZS produced oscillation-free solutions with sharp discontinuity resolution. It should be noted, however, that it did not yield the second-best 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> error.</p>
   <p>For long time simulations, the RCM yielded the smallest 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> errors for all test problems on all meshes, with the exception of Test 1 with 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        M 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        400 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>. Aside from the RCM, there was no single method that consistently produced the smallest 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> errors for all test problems.</p>
   <p>We would like to provide a concise summary of the numerical behaviour of the methods in relation to the wave configurations that were encountered in the test problems. For Test 1 (left rarefaction, right schock), the challenging parts of the solution included the tail of the rarefaction, the constant state between the waves, and the region preceding the shock. All approaches, with the exception of RCM, WENO3-JS, and WENO3-ZS, faced difficulties in accurately approximating the tail of the rarefaction. The approximation of the tail by the schemes WENO ( 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>)-JS, WENO ( 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>)-ZS for 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        3 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        4 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        5 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> is inadequate. WENO ( 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>)-ZS encountered challenges with accurately approximating the constant state, while WENO ( 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>)-ZS and WENO5-ZQ were unable to resolve the shock without introducing oscillations, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        3 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        4 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        5 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>For Test 2 (left rarefaction, right rarefaction), the tails of the rarefactions presented the greatest difficulties in the solution. All approaches, with the exception of the RCM, approximated the tails with either overshoots or undershoots. Consequently, the constant state between the rarefactions is only partially realised. Certain schemes (WENO ( 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>)-ZS, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        3 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        4 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        5 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, and WENO5-ZQ) approximated the heads of the rarefactions with oscillations as well.</p>
   <p>For Test 3 (left shock, right shock), the most demanding aspects of the solution were noted to occur after the left shock and prior to the right shock. The sole approaches that did not generate oscillations in those regions were WENO3-JS, WENO3-ZS, and RCM. The remaining methods produced oscillations, rendering the outcomes of WENO ( 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>)-JS for 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        4 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        5 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, WENO ( 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>)-ZS for 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        3 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        4 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        5 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, and WENO5-ZQ unsatisfactory. Challenges were also noted prior to the left shock and subsequent to the right shock using the methods MWENO5-P, WENO5-NS, WENO5-P, WENO ( 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>)-ZS for 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        3 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        4 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        5 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, and WENO5-ZQ. The outcomes generated by WENO ( 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>)-ZS, for 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        3 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        4 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        5 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, and WENO5-ZQ in those regions are unacceptable.</p>
   <p>For Test 4 (left shock, right rarefaction), the most tough features of the solution were observed to happen after the shock and prior to the tail of the rarefaction. The only methods that did not produce oscillations post-shock were WENO3-ZS, WENO5-NS, WENO5-ZR, and RCM. The results obtained in that domain by the WENO3-JS, WENO5-P, and WENO5-ZQ methods are acceptable. The methods WENO7-JS, WENO9-JS, WENO ( 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>)-ZS for 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        3 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        4 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        5 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, MWENO5-P, WENO5-Z, WENO5-ZQ, and WENO5-ZR exhibited an undershoot preceding the tail of the rarefaction, with the outcomes of WENO9-JS, WENO ( 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>)-ZS for 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        3 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        4 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        5 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, and WENO5-ZQ in that region being inadequate. The less challenging parts included the parts of the solution prior to the shock, the constant state between the waves, and the head of the rarefaction. The WENO7-ZS, WENO9-ZS, WENO5-NS, WENO5-P, and WENO5-ZQ exhibited an overshoot prior to the shock, whereas the WENO9-JS, WENO ( 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>)-ZS for 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        3 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        4 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        5 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, and MWENO5-P failed to accurately approximate the constant state. An overshoot following the head of the rarefaction is generated by the WENO ( 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>)-ZS procedures for 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        3 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        4 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        5 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, and WENO5-ZQ, which is deemed unsatisfactory.</p>
   <p>Based on our prior discussion, for the problems studied in this research, we advocate employing the WENO5-ZR scheme or the RCM with a small spatial step size for short time simulations, particularly when the solution has a complex structure comprising both smooth areas and discontinuities. Our third selection would be the WENO3-ZS scheme. Our recommendation for long time simulation is the RCM.</p>
   <p>Before closing, we wish to emphasize that comparing the methods’ performance solely based on the 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> error is not always adequate. It is also important to evaluate the positions of discontinuities and the oscillations in their vicinity. For instance, the RCM and the WENO3-ZS (Tests 1, 3, and 4) did not produce the smallest 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> error, but they did offer solutions without oscillations and with fine discontinuity resolution.</p>
   <p>As a final note, it has been observed that the schemes that were up to the fifth order of accuracy outperformed those of the seventh and ninth orders due to the costly calculations involved. We also tested the WENO ( 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>)-X, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        4 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        5 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, X = JS, ZS, schemes using the fourth-order non-TVD Runge-Kutta procedure <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-9">
     [9]
    </xref> and the five-stage, fourth-order nonlinear version SSPRK (5,4) <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-39">
     [39]
    </xref> method for time discretization with 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          CFL 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0.2 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>. We employed quadruple precision additionally to mitigate contamination of the solution by round-off errors. Overall, the numerical results obtained exhibit a consistent pattern with the previous oscillations study. However, the 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> errors were decreased, and certain oscillations were slightly restricted. The results of these computational studies are not presented here.</p>
   <p>This performance of the high-order methods may be attributable to the simple nature of the test problems. The procedures outlined in this paper can be implemented for any hyperbolic conservation laws with certain modifications to the code. In the future, our intention is to employ the current schemes to solve more complex models and carry out a comparative investigation.</p>
  </sec><sec id="s6">
   <title>Acknowledgements</title>
   <p>Research of Pavlos Stampolidis has been financially supported by General Secretariat for Research and Technology (GSRT) and the Hellenic Foundation for Research and Innovation (HFRI). The authors would also like to thank the anonymous referees for their insightful comments and recommendations.</p>
  </sec><sec id="s7">
   <title>Appendices</title>
   <sec id="s7_1">
    <title>A. Structure of the Solution of the Riemann Problem (RP) for a 2 × 2 System</title>
    <fig id="fig10" position="float">
     <label>Figure 10</label>
     <caption>
      <title>Figure A1. The structure of the RP solution in the x-t plane for the 1D SWEs. The eigenvalues 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    λ
   
          </mi> 
   
          <mn>
           
    1
   
          </mn> 
  
         </msub> 
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mi>
          
   u
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   −
  
         </mo>
  
         <mi>
          
   c
  
         </mi>
 
        </mrow>

       </math> and 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    λ
   
          </mi> 
   
          <mn>
           
    2
   
          </mn> 
  
         </msub> 
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mi>
          
   u
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   +
  
         </mo>
  
         <mi>
          
   c
  
         </mi>
 
        </mrow>

       </math> correspond to two distinct wave families.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7405338-rId1310.jpeg?20241121021103" />
    </fig>
    <fig id="fig11" position="float">
     <label>Figure 11</label>
     <caption>
      <title>Figure A2. Potential wave patterns in the solution of the RP for the 1D SWEs: (a) left rarefaction, right shock (b) left shock, right rarefaction (c) left rarefaction, right rarefaction (d) left shock, right shock</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7405338-rId1315.jpeg?20241121021103" />
    </fig>
   </sec>
   <sec id="s7_2">
    <title>B. Tables of Coefficients</title>
    <table-wrap id="table10">
     <label>
      <xref ref-type="table" rid="table10">
       Table 10
      </xref></label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-"></xref>Table A1. The coefficients 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    c
   
          </mi> 
   
          <mrow> 
    
           <mi>
            
     k
    
           </mi>
    
           <mo>
            
     ,
    
           </mo>
    
           <mi>
            
     s
    
           </mi>
    
           <mo>
            
     ,
    
           </mo>
    
           <mi>
            
     j
    
           </mi>
   
          </mrow> 
  
         </msub> 
 
        </mrow>

       </math> of Procedure 1.</title>
     </caption>
     <table class="MsoTableGrid custom-table" border="0" cellspacing="0" cellpadding="0"> 
      <tr> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="14.28%"><p style="text-align:center"> 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
            k 
          </mi> 
         </math></p></td> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="14.28%"><p style="text-align:center"> 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
            s 
          </mi> 
         </math></p></td> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="14.28%"><p style="text-align:center"> 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mrow> 
         </math></p></td> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center"> 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
         </math></p></td> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center"> 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </mrow> 
         </math></p></td> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center"> 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </mrow> 
         </math></p></td> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center"> 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
          </mrow> 
         </math></p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td rowspan="3" class="custom-top-td acenter" width="14.28%"><p style="text-align:center">*2</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="14.28%"><p style="text-align:center">−1</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="14.28%"><p style="text-align:center">3/2</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">−1/2</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center"></p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center"></p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center"></p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="14.28%"><p style="text-align:center">0</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.28%"><p style="text-align:center">1/2</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">1/2</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center"></p></td> 
       <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center"></p></td> 
       <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center"></p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.28%"><p style="text-align:center">1</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.28%"><p style="text-align:center">−1/2</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">3/2</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center"></p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center"></p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center"></p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td rowspan="4" class="custom-top-td acenter" width="14.28%"><p style="text-align:center">*3</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="14.28%"><p style="text-align:center">−1</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="14.28%"><p style="text-align:center">11/6</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">−7/6</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">1/3</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center"></p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center"></p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="14.28%"><p style="text-align:center">0</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.28%"><p style="text-align:center">1/3</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">5/6</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">−1/6</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center"></p></td> 
       <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center"></p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="14.28%"><p style="text-align:center">1</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.28%"><p style="text-align:center">−1/6</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">5/6</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">1/3</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center"></p></td> 
       <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center"></p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.28%"><p style="text-align:center">2</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.28%"><p style="text-align:center">1/3</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">−7/6</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">11/6</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center"></p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center"></p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td rowspan="4" class="custom-top-td acenter" width="14.28%"><p style="text-align:center">*4</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="14.28%"><p style="text-align:center">−1</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="14.28%"><p style="text-align:center">25/12</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">−23/12</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">13/12</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">−1/4</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center"></p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="14.28%"><p style="text-align:center">0</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.28%"><p style="text-align:center">1/4</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">13/12</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">−5/12</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">1/12</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center"></p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="14.28%"><p style="text-align:center">1</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.28%"><p style="text-align:center">−1/12</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">7/12</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">7/12</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">−1/12</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center"></p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="14.28%"><p style="text-align:center">2</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.28%"><p style="text-align:center">1/12</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">−5/12</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">13/12</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">1/4</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center"></p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.28%"><p style="text-align:center"></p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.28%"><p style="text-align:center">3</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.28%"><p style="text-align:center">−1/4</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">13/12</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">−23/12</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">25/12</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center"></p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td rowspan="6" class="custom-top-td acenter" width="14.28%"><p style="text-align:center">*5</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="14.28%"><p style="text-align:center">−1</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="14.28%"><p style="text-align:center">137/60</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">−163/60</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">137/60</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">−21/20</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">1/5</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="14.28%"><p style="text-align:center">0</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.28%"><p style="text-align:center">1/5</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">77/60</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">−43/60</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">17/60</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">−1/20</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="14.28%"><p style="text-align:center">1</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.28%"><p style="text-align:center">−1/20</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">9/20</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">47/60</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">−13/60</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">1/30</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="14.28%"><p style="text-align:center">2</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.28%"><p style="text-align:center">1/30</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">−13/60</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">47/60</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">9/20</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">−1/20</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="14.28%"><p style="text-align:center">3</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.28%"><p style="text-align:center">−1/20</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">17/60</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">−43/60</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">77/60</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">1/5</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="14.28%"><p style="text-align:center">4</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.28%"><p style="text-align:center">1/5</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">−21/20</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">137/60</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">−163/60</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">137/60</p></td> 
      </tr> 
     </table>
    </table-wrap>
    <table-wrap id="table11">
     <label>
      <xref ref-type="table" rid="table11">
       Table 11
      </xref></label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-"></xref>Table A2. optimal weights 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    d
   
          </mi> 
   
          <mrow> 
    
           <mi>
            
     k
    
           </mi>
    
           <mo>
            
     ,
    
           </mo>
    
           <mi>
            
     s
    
           </mi>
   
          </mrow> 
  
         </msub> 
 
        </mrow>

       </math>.</title>
     </caption>
     <table class="MsoTableGrid custom-table" border="0" cellspacing="0" cellpadding="0"> 
      <tr> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="15.59%"><p style="text-align:center"></p></td> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="15.59%"><p style="text-align:center"> 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mrow> 
         </math></p></td> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="15.59%"><p style="text-align:center"> 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
         </math></p></td> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="15.59%"><p style="text-align:center"> 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </mrow> 
         </math></p></td> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="15.59%"><p style="text-align:center"> 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </mrow> 
         </math></p></td> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="15.59%"><p style="text-align:center"> 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
          </mrow> 
         </math></p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="15.59%"><p style="text-align:center"> 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </mrow> 
         </math></p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="15.59%"><p style="text-align:center">2/3</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="15.59%"><p style="text-align:center">1/3</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="15.59%"><p style="text-align:center"></p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="15.59%"><p style="text-align:center"></p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="15.59%"><p style="text-align:center"></p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="15.59%"><p style="text-align:center"> 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </mrow> 
         </math></p></td> 
       <td class="acenter" width="15.59%"><p style="text-align:center">3/10</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.59%"><p style="text-align:center">3/5</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.59%"><p style="text-align:center">1/10</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.59%"><p style="text-align:center"></p></td> 
       <td class="acenter" width="15.59%"><p style="text-align:center"></p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="15.59%"><p style="text-align:center"> 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
          </mrow> 
         </math></p></td> 
       <td class="acenter" width="15.59%"><p style="text-align:center">4/35</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.59%"><p style="text-align:center">18/35</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.59%"><p style="text-align:center">12/35</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.59%"><p style="text-align:center">1/35</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.59%"><p style="text-align:center"></p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="15.59%"><p style="text-align:center"> 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             5 
           </mn> 
          </mrow> 
         </math></p></td> 
       <td class="acenter" width="15.59%"><p style="text-align:center">5/126</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.59%"><p style="text-align:center">20/63</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.59%"><p style="text-align:center">10/21</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.59%"><p style="text-align:center">10/23</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.59%"><p style="text-align:center">1/126</p></td> 
      </tr> 
     </table>
    </table-wrap>
   </sec>
   <sec id="s7_3">
    <title>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-"></xref>C. WENO (2k − 1)-JS Scheme (k = 2, 3, 4, 5)</title>
    <p>For 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, (23) yields <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-11">
      [11]
     </xref></p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
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               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
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         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
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              i 
            </mi> 
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           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
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               i 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
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            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
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         . 
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      </mrow> 
     </math> (30)</p>
    <p>For 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
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         k 
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         = 
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     </math>, (23) yields <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-11">
      [11]
     </xref></p>
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            ) 
          </mo> 
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              − 
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              + 
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                i 
              </mi> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
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                1 
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            <mo>
              + 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
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             ( 
           </mo> 
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               u 
             </mi> 
             <mrow> 
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                i 
              </mi> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mn>
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            </msub> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
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               u 
             </mi> 
             <mrow> 
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                i 
              </mi> 
              <mo>
                − 
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            <mo>
              + 
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             <mi>
               i 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           . 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math> (31)</p>
    <p>For 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
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         = 
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       <mn>
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     </math>, (23) yields <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-25">
      [25]
     </xref></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
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        <mtd> 
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          <mi>
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             J 
           </mi> 
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           </mi> 
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         </msubsup> 
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            ( 
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             u 
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             , 
           </mo> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
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            [ 
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             </msub> 
             <mo>
               − 
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                 i 
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                 + 
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               + 
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                 i 
               </mi> 
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                 + 
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               − 
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                 i 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
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            </mrow> 
            <mo>
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           + 
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         <msub> 
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            u 
          </mi> 
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             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             1 
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         </msub> 
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          <mo>
            ( 
          </mo> 
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           <mn>
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               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
               1 
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          </mrow> 
         </mrow> 
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         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
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         </mtext> 
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           − 
         </mo> 
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           </mi> 
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             + 
           </mo> 
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           + 
         </mo> 
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               i 
             </mi> 
             <mo>
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          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
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           <msub> 
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              u 
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               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
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               − 
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             + 
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           , 
         </mo> 
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        <mtd> 
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           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
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           </mi> 
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          </mo> 
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         </mrow> 
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         </mtext> 
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           − 
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           <mo>
             , 
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            ) 
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               + 
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              </mi> 
             </msub> 
             <mo>
               − 
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                 i 
               </mi> 
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              ) 
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           </mrow> 
          </mrow> 
         </mrow> 
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           + 
         </mo> 
         <msub> 
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          </mi> 
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           <mn>
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            ( 
          </mo> 
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               i 
             </mi> 
             <mo>
               − 
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         </mrow> 
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       </mtr> 
       <mtr> 
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         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
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          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
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         <mrow> 
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             </mi> 
             <mo>
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          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
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               − 
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           </mrow> 
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             + 
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               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
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           , 
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        <mtd> 
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           <mi>
             S 
           </mi> 
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         </msubsup> 
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          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
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         </mfrac> 
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            [ 
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                 i 
               </mi> 
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                 − 
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               − 
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               + 
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                 i 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
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             <mo>
               − 
             </mo> 
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              </mi> 
              <mi>
                i 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
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              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
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          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
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           </mn> 
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         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
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               i 
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             <mo>
               − 
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         </mtext> 
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         </mtext> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
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           </mi> 
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             − 
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           <mn>
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         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
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            <mi>
              u 
            </mi> 
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              i 
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           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               11003 
             </mn> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               9402 
             </mn> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                i 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             2107 
           </mn> 
           <msubsup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math> (32)</p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> is equal to 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mn>
           240 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <msubsup> 
        <mrow> 
         <mtext>
           IS 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>, in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-25">
      [25]
     </xref>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>For 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         5 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, (23) yields <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-25">
      [25]
     </xref></p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msubsup> 
          <mi>
            β 
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          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mi>
             J 
           </mi> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mn>
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           </mn> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               107918 
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             <msub> 
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                u 
              </mi> 
              <mi>
                i 
              </mi> 
             </msub> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
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                u 
              </mi> 
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               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
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             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
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             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
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                 i 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               411487 
             </mn> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mn>
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               </mn> 
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             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
               86329 
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              </mi> 
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                 i 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mn>
                 4 
               </mn> 
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             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1020563 
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           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
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               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
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           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
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               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
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             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             1358458 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
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               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
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           <mo>
             − 
           </mo> 
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               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
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             </mn> 
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          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
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           + 
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               − 
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         </mtext> 
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         </mtext> 
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         </mtext> 
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            </mi> 
           </msub> 
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               i 
             </mi> 
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           </mi> 
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           <mn>
             482963 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1704396 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             1358458 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             411487 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1521393 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           2462076 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             758823 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               1020563 
             </mn> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               649501 
             </mn> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                i 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             107918 
           </mn> 
           <msubsup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> is equal to 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mn>
           5040 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <msubsup> 
        <mrow> 
         <mtext>
           IS 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mn>
          5 
        </mn> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>, in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-25">
      [25]
     </xref>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         … 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
   </sec>
   <sec id="s7_4">
    <title>D. WENO5-NS Scheme</title>
    <p>According to <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-14">
      [14]
     </xref>, the new SIs, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>, are defined as follows:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msubsup> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           ξ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mi>
           ξ 
         </mi> 
         <mo>
           ∈ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           . 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math> (34)</p>
    <p>We assign 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ξ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.4 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> in accordance with <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-14">
      [14]
     </xref>.</p>
   </sec>
   <sec id="s7_5">
    <title>E. WENO (

     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
       <mn>
        
   2
  
       </mn>
  
       <mi>
        
   k
  
       </mi>
  
       <mo>
        
   −
  
       </mo>
  
       <mn>
        
   1
  
       </mn>
 
      </mrow>

     </math>)-ZS Scheme (

     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
       <mi>
        
   k
  
       </mi>
  
       <mo>
        
   =
  
       </mo>
  
       <mn>
        
   2
  
       </mn>
  
       <mo>
        
   ,
  
       </mo>
  
       <mn>
        
   3
  
       </mn>
  
       <mo>
        
   ,
  
       </mo>
  
       <mn>
        
   4
  
       </mn>
  
       <mo>
        
   ,
  
       </mo>
  
       <mn>
        
   5
  
       </mn>
 
      </mrow>

     </math>)</title>
    <p>In order to maintain uniform notation in accordance with the present study, we made small modifications to the notation used in the original work by Zhu and Shu <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-18">
      [18]
     </xref>.</p>
    <p>The reconstruction polynomials 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         5 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, with varying degrees are defined as</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable columnalign="left"> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <msubsup> 
              <mi>
                p 
              </mi> 
              <mi>
                i 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                 <mo>
                   , 
                 </mo> 
                 <mn>
                   0 
                 </mn> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
             </msubsup> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo> 
             </mo> 
             <mo> 
             </mo> 
             <mo> 
             </mo> 
             <mo> 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mtext>
               if 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  γ 
                </mi> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   s 
                 </mi> 
                 <mo>
                   , 
                 </mo> 
                 <mi>
                   s 
                 </mi> 
                </mrow> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
             <msubsup> 
              <mi>
                p 
              </mi> 
              <mi>
                i 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mn>
                   2 
                 </mn> 
                 <mi>
                   s 
                 </mi> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                 <mo>
                   , 
                 </mo> 
                 <mi>
                   s 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
             </msubsup> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <munderover> 
              <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
               <mo>
                 ∑ 
               </mo> 
              </mstyle> 
              <mrow> 
               <mi>
                 j 
               </mi> 
               <mo>
                 = 
               </mo> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mi>
                 s 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </mrow> 
             </munderover> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  γ 
                </mi> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   j 
                 </mi> 
                 <mo>
                   , 
                 </mo> 
                 <mi>
                   s 
                 </mi> 
                </mrow> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  γ 
                </mi> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   s 
                 </mi> 
                 <mo>
                   , 
                 </mo> 
                 <mi>
                   s 
                 </mi> 
                </mrow> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
             <msubsup> 
              <mi>
                p 
              </mi> 
              <mi>
                i 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 Z 
               </mi> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   k 
                 </mi> 
                 <mo>
                   , 
                 </mo> 
                 <mi>
                   j 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
             </msubsup> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo> 
             </mo> 
             <mo> 
             </mo> 
             <mo> 
             </mo> 
             <mo> 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mtext>
               if 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mo>
               ⋯ 
             </mo> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (35)</p>
    <p>with 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            γ 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         ≠ 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. In these expressions, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         j 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> are the linear weights, and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is the reconstruction polynomial that was mentioned in 3.3.1. Hence,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mtext>
         deg 
       </mtext> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             Z 
           </mi> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable columnalign="left"> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mtext>
               if 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mo>
               ≤ 
             </mo> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mtext>
               if 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mo>
               ⋯ 
             </mo> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               1. 
             </mn> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>According to <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-18">
      [18]
     </xref>, the linear weights are assigned as</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             γ 
           </mi> 
           <mo>
             ¯ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mrow> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∑ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              l 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               γ 
             </mi> 
             <mo>
               ¯ 
             </mo> 
            </mover> 
            <mrow> 
             <mi>
               l 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         where 
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           γ 
         </mi> 
         <mo>
           ¯ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </msup> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         for 
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         j 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         and 
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1. 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> (36)</p>
    <p>As an illustration, when 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, the reconstruction polynomials 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, are defined as</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
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         </mrow> 
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       </mtext> 
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       </mtext> 
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          </mo> 
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         </mn> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </munderover> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         ≠ 
       </mo> 
       <mn>
         0. 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>By applying (36), we derive the linear weights as follows: 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           γ 
         </mi> 
         <mo>
           ¯ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           γ 
         </mi> 
         <mo>
           ¯ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           γ 
         </mi> 
         <mo>
           ¯ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           γ 
         </mi> 
         <mo>
           ¯ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         10 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           γ 
         </mi> 
         <mo>
           ¯ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         100 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           11 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           11 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           111 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           111 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           100 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           111 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>
     <xref ref-type="table" rid="tableA3">
      Table A3
     </xref> below displays the linear weights 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         j 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <table-wrap id="table12">
     <label>
      <xref ref-type="table" rid="table12">
       Table 12
      </xref></label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.137503-"></xref>Table A3. Linear weights 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    γ
   
          </mi> 
   
          <mrow> 
    
           <mi>
            
     j
    
           </mi>
    
           <mo>
            
     ,
    
           </mo>
    
           <mi>
            
     s
    
           </mi>
   
          </mrow> 
  
         </msub> 
 
        </mrow>

       </math> in (36).</title>
     </caption>
     <table class="MsoTableGrid custom-table" border="0" cellspacing="0" cellpadding="0"> 
      <tr> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="16.65%"><p style="text-align:center"></p></td> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="14.63%"><p style="text-align:center"> 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mrow> 
         </math></p></td> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="15.01%"><p style="text-align:center"> 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
         </math></p></td> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="17.14%"><p style="text-align:center"> 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </mrow> 
         </math></p></td> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="17.14%"><p style="text-align:center"> 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </mrow> 
         </math></p></td> 
       <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="19.43%"><p style="text-align:center"> 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
          </mrow> 
         </math></p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="16.65%"><p style="text-align:center"> 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
         </math></p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="14.63%"><p style="text-align:center">1/11</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="15.01%"><p style="text-align:center">10/11</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="17.14%"><p style="text-align:center"></p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="17.14%"><p style="text-align:center"></p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="19.43%"><p style="text-align:center"></p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="16.65%"><p style="text-align:center"> 
         <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </mrow> 
         </math></p></td> 
       <td class="acenter" width="14.63%"><p style="text-align:center">1/111</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.01%"><p style="text-align:center">10/111</p></td> 
       <td class="acenter" width="17.14%"><p style="text-align:center">100/111</p></td> 
       <td class="acenter" width="17.14%"><p style="text-align:center"></p></td> 
       <td class="acenter" width="19.43%"><p style="text-align:center"></p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="16.65%"><p style="text-align:center"> 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </mrow> 
         </math></p></td> 
       <td class="acenter" width="14.63%"><p style="text-align:center">1/1111</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.01%"><p style="text-align:center">10/1111</p></td> 
       <td class="acenter" width="17.14%"><p style="text-align:center">100/1111</p></td> 
       <td class="acenter" width="17.14%"><p style="text-align:center">1000/1111</p></td> 
       <td class="acenter" width="19.43%"><p style="text-align:center"></p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="16.65%"><p style="text-align:center"> 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
          </mrow> 
         </math></p></td> 
       <td class="acenter" width="14.63%"><p style="text-align:center">1/11111</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.01%"><p style="text-align:center">10/11111</p></td> 
       <td class="acenter" width="17.14%"><p style="text-align:center">100/11111</p></td> 
       <td class="acenter" width="17.14%"><p style="text-align:center">1000/11111</p></td> 
       <td class="acenter" width="19.43%"><p style="text-align:center">10000/11111</p></td> 
      </tr> 
     </table>
    </table-wrap>
    <p>The SIs 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> are universal for all values of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        k 
      </mi> 
     </math>. The SI 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> is universal for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         5 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. The SI 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> is universal for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         5 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. Lastly, the SI 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> is necessary only for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         5 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. Their precise expression is specified below. In order to abbreviate the expressions, we employed the following substitutes:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mn>
          5 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            γ 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            γ 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            γ 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            γ 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mn>
          6 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mn>
          7 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         5 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         6 
       </mn> 
       <msub> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>In order to determine 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>, the subsequent calculations must be performed:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          ς 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          ς 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          ς 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          ς 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           γ 
         </mi> 
         <mo>
           ¯ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable columnalign="left"> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <msub> 
              <mi>
                ς 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               ≥ 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                ς 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mn>
               10 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mtext>
               otherwise 
             </mtext> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           γ 
         </mi> 
         <mo>
           ¯ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         11 
       </mn> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           γ 
         </mi> 
         <mo>
           ¯ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             γ 
           </mi> 
           <mo>
             ¯ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             γ 
           </mi> 
           <mo>
             ¯ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             γ 
           </mi> 
           <mo>
             ¯ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mrow> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  ς 
                </mi> 
                <mn>
                  0 
                </mn> 
               </msub> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  ς 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              ς 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             ϵ 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  ς 
                </mi> 
                <mn>
                  0 
                </mn> 
               </msub> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  ς 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              ς 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             ϵ 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Ultimately, the definition of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> is as follows</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            σ 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              σ 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                i 
              </mi> 
             </msub> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              σ 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                i 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> (37)</p>
    <p>For 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msubsup> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mi>
             Z 
           </mi> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mi>
             Z 
           </mi> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <munderover> 
          <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
           <mo>
             ∑ 
           </mo> 
          </mstyle> 
          <mrow> 
           <mi>
             l 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </munderover> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mo>
              ∫ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mfrac> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mfrac> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </msubsup> 
           <mrow> 
            <mtext>
              Δ 
            </mtext> 
            <msup> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
              <mi>
                l 
              </mi> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </mrow> 
            </msup> 
            <msup> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mfrac> 
                 <mrow> 
                  <msup> 
                   <mtext>
                     d 
                   </mtext> 
                   <mi>
                     l 
                   </mi> 
                  </msup> 
                  <msubsup> 
                   <mi>
                     p 
                   </mi> 
                   <mi>
                     i 
                   </mi> 
                   <mrow> 
                    <mi>
                      Z 
                    </mi> 
                    <mi>
                      S 
                    </mi> 
                    <mrow> 
                     <mo>
                       ( 
                     </mo> 
                     <mrow> 
                      <mn>
                        2 
                      </mn> 
                      <mo>
                        , 
                      </mo> 
                      <mn>
                        1 
                      </mn> 
                     </mrow> 
                     <mo>
                       ) 
                     </mo> 
                    </mrow> 
                   </mrow> 
                  </msubsup> 
                  <mrow> 
                   <mo>
                     ( 
                   </mo> 
                   <mi>
                     x 
                   </mi> 
                   <mo>
                     ) 
                   </mo> 
                  </mrow> 
                 </mrow> 
                 <mrow> 
                  <mtext>
                    d 
                  </mtext> 
                  <msup> 
                   <mi>
                     x 
                   </mi> 
                   <mi>
                     l 
                   </mi> 
                  </msup> 
                 </mrow> 
                </mfrac> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msup> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <msubsup> 
            <mi>
              γ 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
           <msubsup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msubsup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             13 
           </mn> 
           <msubsup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msubsup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
           <msubsup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msubsup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             5 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             13 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math> (38)</p>
    <p>For 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msubsup> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mi>
             Z 
           </mi> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mi>
             Z 
           </mi> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <munderover> 
          <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
           <mo>
             ∑ 
           </mo> 
          </mstyle> 
          <mrow> 
           <mi>
             l 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
         </munderover> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mo>
              ∫ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mfrac> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
                <mn>
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                </mn> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mfrac> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </msubsup> 
           <mrow> 
            <mtext>
              Δ 
            </mtext> 
            <msup> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
              <mi>
                l 
              </mi> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </mrow> 
            </msup> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <msup> 
               <mtext>
                 d 
               </mtext> 
               <mi>
                 l 
               </mi> 
              </msup> 
              <msubsup> 
               <mi>
                 p 
               </mi> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mi>
                  Z 
                </mi> 
                <mi>
                  S 
                </mi> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mrow> 
                  <mn>
                    3 
                  </mn> 
                  <mo>
                    , 
                  </mo> 
                  <mn>
                    2 
                  </mn> 
                 </mrow> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
              </msubsup> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mtext>
                d 
              </mtext> 
              <msup> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mi>
                 l 
               </mi> 
              </msup> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mn>
             5040 
           </mn> 
           <msubsup> 
            <mi>
              μ 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            { 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              γ 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              [ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               6908 
             </mn> 
             <msub> 
              <mi>
                γ 
              </mi> 
              <mrow> 
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               + 
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         <mtext>
             
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               , 
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             <mn>
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              γ 
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             <mn>
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             − 
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             − 
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          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
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            u 
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             + 
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       </mtr> 
       <mtr> 
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         </mtext> 
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         </mtext> 
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           + 
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          </mo> 
         </mrow> 
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           + 
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          </mi> 
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           </mi> 
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           − 
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           </mn> 
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           <msubsup> 
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              u 
            </mi> 
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               i 
             </mi> 
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               + 
             </mo> 
             <mn>
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            } 
          </mo> 
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           </mi> 
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           = 
         </mo> 
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             Z 
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             S 
           </mi> 
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            ( 
          </mo> 
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             u 
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           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
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            ) 
          </mo> 
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                 − 
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                 + 
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                − 
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               </mi> 
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             ) 
           </mo> 
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           d 
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           x 
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         <mo>
           = 
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                ( 
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              <mrow> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mn>
                 323333323 
               </mn> 
               <msub> 
                <mi>
                  γ 
                </mi> 
                <mrow> 
                 <mn>
                   2 
                 </mn> 
                 <mo>
                   , 
                 </mo> 
                 <mn>
                   2 
                 </mn> 
                </mrow> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             10090784 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              γ 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              γ 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               761142961 
             </mn> 
             <msub> 
              <mi>
                γ 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               35635226 
             </mn> 
             <msub> 
              <mi>
                γ 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mn>
                 3 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             823680 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              μ 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              γ 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               1403126266 
             </mn> 
             <msub> 
              <mi>
                γ 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mn>
               67308021 
             </mn> 
             <msub> 
              <mi>
                γ 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mn>
                 3 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             1473120 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              μ 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           6 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              γ 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               317088638 
             </mn> 
             <msub> 
              <mi>
                γ 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               11933383 
             </mn> 
             <msub> 
              <mi>
                γ 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mn>
                 3 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             79200 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              μ 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <fig id="fig12" position="float">
     <label>Figure 12</label>
     <caption>
      <title>(40)For 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   k
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   5
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math>,<img width="680.5555555555555" src="https://html.scirp.org/file/7405338-rId1521.svg?20241121021107" /><img width="645.8333333333334" src="https://html.scirp.org/file/7405338-rId1523.svg?20241121021107" /><img width="630.2083333333334" src="https://html.scirp.org/file/7405338-rId1525.svg?20241121021107" />(41)By replacing the linear weights 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    γ
   
          </mi> 
   
          <mrow> 
    
           <mi>
            
     j
    
           </mi>
    
           <mo>
            
     ,
    
           </mo>
    
           <mi>
            
     s
    
           </mi>
   
          </mrow> 
  
         </msub> 
 
        </mrow>

       </math> with the values provided in <xref ref-type="table" rid="tableA3">
        Table A3
       </xref>, we obtain the following simplified equations for the SIs 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msubsup> 
   
          <mi>
           
    β
   
          </mi> 
   
          <mi>
           
    s
   
          </mi> 
   
          <mrow> 
    
           <mi>
            
     Z
    
           </mi>
    
           <mi>
            
     S
    
           </mi>
   
          </mrow> 
  
         </msubsup> 
 
        </mrow>

       </math>:
       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msubsup> 
   
          <mi>
           
    β
   
          </mi> 
   
          <mn>
           
    1
   
          </mn> 
   
          <mrow> 
    
           <mi>
            
     Z
    
           </mi>
    
           <mi>
            
     S
    
           </mi>
   
          </mrow> 
  
         </msubsup> 
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mfrac> 
   
          <mrow> 
    
           <mn>
            
     121
    
           </mn>
   
          </mrow> 
   
          <mrow> 
    
           <mn>
            
     300
    
           </mn>
   
          </mrow> 
  
         </mfrac> 
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    [
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <msub> 
     
            <mi>
              u 
            </mi> 
     
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
    
           </msub> 
    
           <mrow>
     
            <mo>
              ( 
            </mo> 
     
            <mrow> 
             <mn>
               4 
             </mn> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               13 
             </mn> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                i 
              </mi> 
             </msub> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
               5 
             </mn> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
            </mrow> 
     
            <mo>
              ) 
            </mo>
    
           </mrow>
    
           <mo>
            
     +
    
           </mo>
    
           <mn>
            
     13
    
           </mn>
    
           <msub> 
     
            <mi>
              u 
            </mi> 
     
            <mi>
              i 
            </mi> 
    
           </msub> 
    
           <mrow>
     
            <mo>
              ( 
            </mo> 
     
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                i 
              </mi> 
             </msub> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
            </mrow> 
     
            <mo>
              ) 
            </mo>
    
           </mrow>
    
           <mo>
            
     +
    
           </mo>
    
           <mn>
            
     4
    
           </mn>
    
           <msubsup> 
     
            <mi>
              u 
            </mi> 
     
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
     
            <mn>
              2 
            </mn> 
    
           </msubsup> 
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    ]
   
          </mo>
  
         </mrow>
 
        </mrow>

       </math>
       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
  
         <mtr> 
   
          <mtd> 
    
           <msubsup> 
     
            <mi>
              β 
            </mi> 
     
            <mn>
              2 
            </mn> 
     
            <mrow> 
             <mi>
               Z 
             </mi> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
            </mrow> 
    
           </msubsup> 
    
           <mo>
            
     =
    
           </mo>
    
           <mfrac> 
     
            <mn>
              1 
            </mn> 
     
            <mrow> 
             <mn>
               16800000 
             </mn> 
            </mrow> 
    
           </mfrac> 
    
           <mrow> 
     
            <mo>
              [ 
            </mo> 
     
            <mrow> 
             <mn>
               111 
             </mn> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 255596 
               </mn> 
               <msub> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   i 
                 </mi> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <mn>
                   2 
                 </mn> 
                </mrow> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </mrow> 
    
           </mrow>
    
           <mo>
            
     −
    
           </mo>
    
           <mn>
            
     1882109
    
           </mn>
    
           <msub> 
     
            <mi>
              u 
            </mi> 
     
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
    
           </msub> 
    
           <mo>
            
     +
    
           </mo>
    
           <mn>
            
     2506375
    
           </mn>
    
           <msub> 
     
            <mi>
              u 
            </mi> 
     
            <mi>
              i 
            </mi> 
    
           </msub> 
   
          </mtd> 
  
         </mtr> 
  
         <mtr> 
   
          <mtd> 
    
           <mtext>
            
      
    
           </mtext>
    
           <mtext>
            
      
    
           </mtext>
    
           <mtext>
            
      
    
           </mtext>
    
           <mo>
            
     −
    
           </mo>
    
           <mn>
            
     1439191
    
           </mn>
    
           <msub> 
     
            <mi>
              u 
            </mi> 
     
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
    
           </msub> 
    
           <mo>
            
     +
    
           </mo>
    
           <mrow> 
     
            <mrow> 
             <mn>
               303733 
             </mn> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
            </mrow> 
     
            <mo>
              ) 
            </mo>
    
           </mrow>
    
           <mo>
            
     +
    
           </mo>
    
           <msub> 
     
            <mi>
              u 
            </mi> 
     
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
    
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           <mrow>
     
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     −
    
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     −
    
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             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
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          </mtd> 
  
         </mtr> 
  
         <mtr> 
   
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           <mtext>
            
      
    
           </mtext>
    
           <mtext>
            
      
    
           </mtext>
    
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     +
    
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            <mrow> 
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               i 
             </mi> 
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               − 
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           <mo>
            
     −
    
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              u 
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            </mi> 
    
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     +
    
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          </mtd> 
  
         </mtr> 
  
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           <mtext>
            
      
    
           </mtext>
    
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           </mtext>
    
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     −
    
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     +
    
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                 i 
               </mi> 
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         </mtr> 
  
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               − 
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     +
    
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           </msub> 
    
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     −
    
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             </mi> 
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         </mtr> 
  
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     −
    
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     −
    
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     −
    
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         </msubsup> 
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         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             5551964975645290708619 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
               4 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
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         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             705578585708975218148867 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
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         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           195941714347760860810270 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             23634386944091852563553 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
               4 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             177496072207200489844871 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           101090775024726955052366 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             12411147038256747706315 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
               4 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             14678728436577047871371 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mn>
               3675723615188406423101 
             </mn> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mn>
                 4 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             235170453457662720632 
           </mn> 
           <msubsup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
               4 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>The definition for the new final reconstruction polynomial 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         5 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, in cell 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> is stated as</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <munderover> 
        <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </munderover> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msubsup> 
        <mi>
          ω 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <msubsup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> (42)</p>
    <p>The 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>-th order reconstruction is achieved by assigning</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msubsup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>The latter thus yields 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. Consequently, in order to determine the values 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             ± 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, it is necessary to first compute the values 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             ± 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>,</p>
    <p>as per (42). These values are derived from (35) and are presented below. We employed an algebraic manipulator (Mathematica) to obtain them.</p>
    <p>By examining the definition of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> in (35), it becomes evident that</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
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         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         5 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. Therefore, the left extrapolated value 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
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          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> will only require the values 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
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           <mfrac> 
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           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
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          p 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
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            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
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        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
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           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
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           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
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            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
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          p 
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          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
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           <mo>
             , 
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           <mn>
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          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
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           <mfrac> 
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            <mn>
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           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
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          p 
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          i 
        </mi> 
        <mrow> 
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           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
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           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
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           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
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           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, while the right extrapolated value 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
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        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
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          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> will only require the values 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
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           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
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        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
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            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
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          p 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
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          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
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           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
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            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
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     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
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          p 
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         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
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            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
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            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
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           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
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           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
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           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, depending on the value of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        k 
      </mi> 
     </math>.</p>
    <p>For 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> (35) yields</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
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          p 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
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            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msubsup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mn>
           6 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            γ 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mn>
            7 
          </mn> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (43)</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msubsup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mn>
           6 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            γ 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mn>
            7 
          </mn> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (44)</p>
    <p>For 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> (35) results in</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msubsup> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             Z 
           </mi> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mn>
             60 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              μ 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            { 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              γ 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               13 
             </mn> 
             <msub> 
              <mi>
                γ 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
               10 
             </mn> 
             <msub> 
              <mi>
                γ 
              </mi> 
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               <mn>
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              i 
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           </msub> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              γ 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               47 
             </mn> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               60 
             </mn> 
             <msub> 
              <mi>
                γ 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             10 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              γ 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              μ 
            </mi> 
            <mn>
              7 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               13 
             </mn> 
             <msub> 
              <mi>
                γ 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
               10 
             </mn> 
             <msub> 
              <mi>
                γ 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              γ 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            } 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           . 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math> (46)</p>
    <p>For 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> (35) gives</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msubsup> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             Z 
           </mi> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               4 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mn>
             420 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              μ 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             { 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
            <msub> 
             <mi>
               μ 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
            <msub> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mi>
                i 
              </mi> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mn>
                3 
              </mn> 
             </mrow> 
            </msub> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               γ 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </mrow> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mn>
                25 
              </mn> 
              <msub> 
               <mi>
                 γ 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
                <mo>
                  , 
                </mo> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </mrow> 
              </msub> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mn>
                14 
              </mn> 
              <msub> 
               <mi>
                 γ 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
                <mo>
                  , 
                </mo> 
                <mn>
                  3 
                </mn> 
               </mrow> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              γ 
            </mi> 
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               1 
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               , 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
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           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               101 
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              </mi> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
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                 , 
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               <mn>
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               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               + 
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                γ 
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               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mn>
                 3 
               </mn> 
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             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
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          </mrow> 
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            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
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        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
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          <mo>
            [ 
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               , 
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             <mn>
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           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
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              </mi> 
              <mrow> 
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                 , 
               </mo> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mrow> 
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                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
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                 − 
               </mo> 
               <mn>
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                  γ 
                </mi> 
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                   , 
                 </mo> 
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                   3 
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               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
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               + 
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               </mo> 
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                 3 
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             <mrow> 
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                ( 
              </mo> 
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                 − 
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               </mn> 
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                 + 
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                </mi> 
                <mrow> 
                 <mn>
                   0 
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                   , 
                 </mo> 
                 <mn>
                   2 
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                </mrow> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
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              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mmultiscripts> 
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            </mtext> 
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            </mtext> 
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              <mprescripts /> 
              <none /> 
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              </mtext> 
             </mmultiscripts> 
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             + 
           </mo> 
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            <mi>
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            <mi>
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            </mi> 
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              2 
            </mn> 
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          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              γ 
            </mi> 
            <mrow> 
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               1 
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               , 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
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               214 
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                γ 
              </mi> 
              <mrow> 
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                 2 
               </mn> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               189 
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              <mi>
                γ 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
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                 3 
               </mn> 
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            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             140 
           </mn> 
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            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
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          <mi>
            u 
          </mi> 
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             i 
           </mi> 
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             + 
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           <mn>
             1 
           </mn> 
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         </msub> 
        </mtd> 
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           + 
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             + 
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               − 
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              ) 
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             − 
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         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              γ 
            </mi> 
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               1 
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               , 
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             <mn>
               1 
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           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                γ 
              </mi> 
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               </mn> 
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                 , 
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               <mn>
                 2 
               </mn> 
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             <mrow> 
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                ( 
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                 − 
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             </mrow> 
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               + 
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            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
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        <mtd> 
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            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msub> 
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            u 
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             i 
           </mi> 
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         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
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             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
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           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
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               − 
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                 , 
               </mo> 
               <mn>
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               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
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            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
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             + 
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            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
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          <mi>
            u 
          </mi> 
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             i 
           </mi> 
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             + 
           </mo> 
           <mn>
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           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
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           + 
         </mo> 
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               1 
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               , 
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           </msub> 
           <mrow> 
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                 , 
               </mo> 
               <mn>
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             </msub> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
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              </mi> 
              <mrow> 
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                 2 
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               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mn>
                 3 
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            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
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               i 
             </mi> 
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             </mn> 
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           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
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              μ 
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              u 
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               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
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             </mn> 
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          <mo>
            } 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math> (48)</p>
    <p>For 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         5 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> (35) produces</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msubsup> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             Z 
           </mi> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
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               5 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mn>
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             </mn> 
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              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mn>
             2520 
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            <mi>
              μ 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              γ 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               4 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mn>
               4 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            { 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              μ 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
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               i 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               4 
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           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              μ 
            </mi> 
            <mn>
              1 
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           </msub> 
           <mrow> 
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              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               41 
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               <mo>
                 , 
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               <mn>
                 3 
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              </mrow> 
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             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
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             <msub> 
              <mi>
                γ 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mn>
                 3 
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               <mo>
                 , 
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               <mn>
                 4 
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            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
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               i 
             </mi> 
             <mo>
               − 
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           </msub> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
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           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            γ 
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             , 
           </mo> 
           <mn>
             1 
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          <mo>
            [ 
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            <mi>
              γ 
            </mi> 
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               , 
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             <mn>
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           </msub> 
           <mrow> 
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              ( 
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                 , 
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             <mo>
               − 
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                 , 
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              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
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            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
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          <mi>
            u 
          </mi> 
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             i 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
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       <mtr> 
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         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
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           + 
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              γ 
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               , 
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              ( 
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                 , 
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                ( 
              </mo> 
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                 − 
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                   , 
                 </mo> 
                 <mn>
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                 + 
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                 <mn>
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                   , 
                 </mo> 
                 <mn>
                   4 
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              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
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              </mi> 
              <mn>
                4 
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             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
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              μ 
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          </mo> 
         </mrow> 
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            u 
          </mi> 
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             i 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
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          </mrow> 
         </msub> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mrow> 
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            [ 
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          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
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               1 
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               , 
             </mo> 
             <mn>
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           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
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                γ 
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               <mn>
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              </mo> 
              <mrow> 
               <mrow> 
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                  ( 
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                <mrow> 
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                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <mn>
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                  <mi>
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                     , 
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                </mrow> 
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                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
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                 + 
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                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <mn>
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                 <msub> 
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                     , 
                   </mo> 
                   <mn>
                     3 
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                  </mrow> 
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                </mrow> 
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                 <mn>
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         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
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           + 
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                 − 
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                 </mo> 
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           </mrow> 
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             + 
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          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msub> 
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            u 
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          </mi> 
         </msub> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
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           + 
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            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
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              γ 
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               1 
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               , 
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              ( 
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                 − 
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                 1284 
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           , 
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            <mi>
              u 
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            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              μ 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               55 
             </mn> 
             <msub> 
              <mi>
                γ 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mn>
                 3 
               </mn> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mn>
                 3 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               24 
             </mn> 
             <msub> 
              <mi>
                γ 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mn>
                 3 
               </mn> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mn>
                 4 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            γ 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              γ 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
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             <msub> 
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                γ 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mn>
                 3 
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               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mn>
                 3 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
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             <msub> 
              <mi>
                γ 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mn>
                 3 
               </mn> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mn>
                 4 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             126 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              μ 
            </mi> 
            <mn>
              4 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              γ 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                γ 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
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               </mn> 
               <msub> 
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                  γ 
                </mi> 
                <mrow> 
                 <mn>
                   3 
                 </mn> 
                 <mo>
                   , 
                 </mo> 
                 <mn>
                   3 
                 </mn> 
                </mrow> 
               </msub> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mn>
                 1284 
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               <msub> 
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                  γ 
                </mi> 
                <mrow> 
                 <mn>
                   3 
                 </mn> 
                 <mo>
                   , 
                 </mo> 
                 <mn>
                   4 
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                </mrow> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               1134 
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             <msub> 
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                μ 
              </mi> 
              <mn>
                4 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             840 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              μ 
            </mi> 
            <mn>
              5 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msub> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              γ 
            </mi> 
            <mrow> 
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               1 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                γ 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mn>
                   1879 
                 </mn> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <mn>
                   2520 
                 </mn> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    γ 
                  </mi> 
                  <mrow> 
                   <mn>
                     0 
                   </mn> 
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                     , 
                   </mo> 
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                     4 
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                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  γ 
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                   , 
                 </mo> 
                 <mn>
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                </mrow> 
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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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               </mrow> 
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                   , 
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          </mrow> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
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           + 
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                 − 
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            </mrow> 
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              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
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             + 
           </mo> 
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          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
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            u 
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             i 
           </mi> 
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           <mn>
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           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
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           + 
         </mo> 
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            [ 
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           <mrow> 
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              ( 
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              </mo> 
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                 − 
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                ) 
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               + 
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            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
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             + 
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          </mo> 
         </mrow> 
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            u 
          </mi> 
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             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
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           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
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           + 
         </mo> 
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            γ 
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             , 
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           <mn>
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           </mn> 
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         </msub> 
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            [ 
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          <mrow> 
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               , 
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             <mn>
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           </msub> 
           <mrow> 
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              ( 
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                γ 
              </mi> 
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                 , 
               </mo> 
               <mn>
                 3 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               150 
             </mn> 
             <msub> 
              <mi>
                γ 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mn>
                 3 
               </mn> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mn>
                 4 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             84 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              μ 
            </mi> 
            <mn>
              4 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              μ 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               41 
             </mn> 
             <msub> 
              <mi>
                γ 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mn>
                 3 
               </mn> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mn>
                 3 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
               18 
             </mn> 
             <msub> 
              <mi>
                γ 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mn>
                 3 
               </mn> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mn>
                 4 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
               4 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              μ 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
               5 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            } 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           . 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math> (50)</p>
    <p>Substituting the linear weights 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> with the values from <xref ref-type="table" rid="tableA3">
      Table A3
     </xref> yields the subsequent simpler formulations:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mn>
           60 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           11 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           49 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           22 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mn>
           60 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           22 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           49 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           11 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
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