<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.4 20241031//EN" "JATS-journalpublishing1-4.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" article-type="research-article" dtd-version="1.4" xml:lang="en">
  <front>
    <journal-meta>
      <journal-id journal-id-type="publisher-id">ajcm</journal-id>
      <journal-title-group>
        <journal-title>American Journal of Computational Mathematics</journal-title>
      </journal-title-group>
      <issn pub-type="epub">2161-1211</issn>
      <issn pub-type="ppub">2161-1203</issn>
      <publisher>
        <publisher-name>Scientific Research Publishing</publisher-name>
      </publisher>
    </journal-meta>
    <article-meta>
      <article-id pub-id-type="doi">10.4236/ajcm.2025.153013</article-id>
      <article-id pub-id-type="publisher-id">ajcm-144444</article-id>
      <article-categories>
        <subj-group>
          <subject>Article</subject>
        </subj-group>
        <subj-group>
          <subject>Physics</subject>
          <subject>Mathematics</subject>
        </subj-group>
      </article-categories>
      <title-group>
        <article-title>Higher Order Approximation of Advection Diffusion Equation by Semi-Discretization Method</article-title>
      </title-group>
      <contrib-group>
        <contrib contrib-type="author">
          <name name-style="western">
            <surname>Ara</surname>
            <given-names>Khandoker Nasrin Ismet</given-names>
          </name>
          <xref ref-type="aff" rid="aff1">1</xref>
        </contrib>
        <contrib contrib-type="author">
          <name name-style="western">
            <surname>Alam</surname>
            <given-names>Md. Sabbir</given-names>
          </name>
          <xref ref-type="aff" rid="aff1">1</xref>
        </contrib>
        <contrib contrib-type="author">
          <name name-style="western">
            <surname>Andallah</surname>
            <given-names>Laek Sazzad</given-names>
          </name>
          <xref ref-type="aff" rid="aff1">1</xref>
        </contrib>
      </contrib-group>
      <aff id="aff1"><label>1</label> Department of Mathematics, Jahangirnagar University, Savar, Bangladesh </aff>
      <author-notes>
        <fn fn-type="conflict" id="fn-conflict">
          <p>The authors declare no conflicts of interest regarding the publication of this paper.</p>
        </fn>
      </author-notes>
      <pub-date pub-type="epub">
        <day>21</day>
        <month>07</month>
        <year>2025</year>
      </pub-date>
      <pub-date pub-type="collection">
        <month>07</month>
        <year>2025</year>
      </pub-date>
      <volume>15</volume>
      <issue>03</issue>
      <fpage>246</fpage>
      <lpage>258</lpage>
      <history>
        <date date-type="received">
          <day>19</day>
          <month>05</month>
          <year>2025</year>
        </date>
        <date date-type="accepted">
          <day>27</day>
          <month>07</month>
          <year>2025</year>
        </date>
        <date date-type="published">
          <day>30</day>
          <month>07</month>
          <year>2025</year>
        </date>
      </history>
      <permissions>
        <copyright-statement>© 2025 by the authors and Scientific Research Publishing Inc.</copyright-statement>
        <copyright-year>2025</copyright-year>
        <license license-type="open-access">
          <license-p> This article is an open access article distributed under the terms and conditions of the Creative Commons Attribution (CC BY) license ( <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/</ext-link> ). </license-p>
        </license>
      </permissions>
      <self-uri content-type="doi" xlink:href="https://doi.org/10.4236/ajcm.2025.153013">https://doi.org/10.4236/ajcm.2025.153013</self-uri>
      <abstract>
        <p>A system of ordinary differential equations (ODEs) is produced by the semi-discretize method of discretizing the advection diffusion equation (ADE). Runge-Kutta methods of the second and fourth orders are used to solve the system of ODEs. We compute the ADE numerically for initial and boundary conditions, for which the exact solution is known. In the semi-discretization approach, we estimate the error for both the second and fourth-order Runge-Kutta schemes. The semi-discretization method’s outcome is contrasted with the ADE’s numerical solution derived from the complete discretization explicit centered difference scheme.</p>
      </abstract>
      <kwd-group kwd-group-type="author-generated" xml:lang="en">
        <kwd>Advection Diffusion Equation</kwd>
        <kwd>Semi-Discretization</kwd>
        <kwd>Finite Difference Scheme</kwd>
        <kwd>Rate of Convergence</kwd>
        <kwd>System of ODE’s</kwd>
      </kwd-group>
    </article-meta>
  </front>
  <body>
    <sec id="sec1">
      <title>1. Introduction</title>
      <p>The semi-discretization method (SDM) is used to derive numerical solutions for time-dependent partial differential equations (PDEs). The numerical solution procedure is known as space semi-discretization, in which the time variable is left continuous while the space variable is discretised and time integration is applied to transform the PDEs into a system of ordinary differential equations (ODEs). We look at the mathematical model of advection diffusion, which may be used to simulate natural processes in a variety of natural science and engineering applications. Many scholars have tried to solve this equation and apply it in their simulations [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>]-[<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>]. A finite difference approach is used to solve the advection diffusion problem. It is well known that the optimal approach to solving the advection diffusion problem is usually to use an FDS (finite difference scheme) [<xref ref-type="bibr" rid="B7">7</xref>]-[<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>]. The researcher explored the operator splitting approach for the numerical solution of the Advection Diffusion Equation [<xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>]. The Crank-Nicolson (CN) finite difference scheme and the characteristic method with cubic spline interpolation (MOC-CS) were used to implement these techniques [<xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>]. The results were compared to the analytical solution. It is evident that even with large time steps; the applied method yields correct results and has a smaller error than other methods. Explicit finite difference techniques are used in this study to solve the advection diffusion problem [<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>]-[<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>]. We look into an alternative method that produces a system of ODEs with a time independent variable: the semi-discretization method on spatial variables [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>]. We use Runge-Kutta’s second and fourth order methods as well as Euler’s method to solve this system of ODEs. In order to calculate the unknown concentration <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , we create an algorithm that combines the Euler and Runge Kutta methods for the system of ODEs.</p>
    </sec>
    <sec id="sec2">
      <title>2. The Semi-Discretization Techniques</title>
      <sec id="sec2dot1">
        <title>2.1. Advection Diffusion Equations (ADE)</title>
        <p>Advection Diffusion equations have both advective and diffusive terms together, represented as a partial differential equation below:</p>
        <disp-formula id="FD1">
          <label>(1)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:mi>u</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mi>c</mml:mi>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:mi>u</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>D</mml:mi>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mo>∂</mml:mo>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mi>u</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>with initial condition</p>
        <disp-formula id="FD2">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>f</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>x</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>;</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>a</mml:mi>
              <mml:mo>&lt;</mml:mo>
              <mml:mi>x</mml:mi>
              <mml:mo>&lt;</mml:mo>
              <mml:mi>b</mml:mi>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>and boundary condition</p>
        <disp-formula id="FD3">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>a</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mi>a</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>t</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>;</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:msub>
                <mml:mi>t</mml:mi>
                <mml:mn>0</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>&lt;</mml:mo>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mo>&lt;</mml:mo>
              <mml:mi>T</mml:mi>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD4">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>b</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mi>b</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>t</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>;</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:msub>
                <mml:mi>t</mml:mi>
                <mml:mn>0</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>&lt;</mml:mo>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mo>&lt;</mml:mo>
              <mml:mi>T</mml:mi>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>where, <inline-formula><mml:math><mml:mi> c </mml:mi></mml:math></inline-formula> is the velocity of the medium in the <inline-formula><mml:math><mml:mi> x </mml:mi></mml:math></inline-formula> direction, <inline-formula><mml:math><mml:mi> D </mml:mi></mml:math></inline-formula> is the diffusion coefficient. An advection diffusion problem whose general solution [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>] is given in <xref ref-type="fig" rid="fig1">Figure 1</xref>.</p>
        <fig id="fig1">
          <label>Figure 1</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1101151-rId31.jpeg?20260520062235" />
        </fig>
        <p><bold>Figure 1</bold><bold>.</bold> Analytical solution of advection diffusion equation.</p>
      </sec>
      <sec id="sec2dot2">
        <title>2.2. Finite Difference Discretization</title>
        <p>Among the discretization methods for partial differential equations, the finite difference method (FDM) is the most traditional. Numerous contemporary numerical methods for transport phenomena have their roots in finite difference approximations that were created between the late 1950s and the early 1980s. FDM is especially easy to derive and apply to structured meshes, which are topologically equal to a uniform Cartesian grid. The nodal value of the approximate solution at node <inline-formula><mml:math><mml:mi> m </mml:mi></mml:math></inline-formula> .</p>
        <disp-formula id="FD5">
          <label>(2)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mi>m</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>t</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>≅</mml:mo>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mi>m</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>is a pointwise approximation to the true solution of the partial differential equation.</p>
      </sec>
    </sec>
    <sec id="sec3">
      <title>3. Numerical Method</title>
      <sec id="sec3dot1">
        <title>3.1. Semi-Discretization Euler Methods</title>
        <p>Our aim is to introduce several numerical methods of solving ODEs to obtain approximate solutions [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>]. We consider some simple space discretization on a uniform grid. We divide the spatial interval <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> L </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> into <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> M </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> equal sub-interval such that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:mo> ⋯ </mml:mo><mml:mo> , </mml:mo><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:mi> L </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> with <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> m </mml:mi></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> m </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mi> Δ </mml:mi><mml:mi> x </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> m </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 3 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mo> ⋯ </mml:mo><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> M </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> Δ </mml:mi><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mfrac><mml:mi> L </mml:mi><mml:mi> M </mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Approximations <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ≈ </mml:mo><mml:mi> u </mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> m </mml:mi></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are found by replacing thespatial derivatives by difference quotients. This gives a finite difference discretization in space. Setting</p>
        <disp-formula id="FD6">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>t</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:msub>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mo>⋯</mml:mo>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mi>m</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mtext>T</mml:mtext>
              </mml:msup>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Therefore, we get a system of ordinary difference equations (ODEs) of (1)</p>
        <disp-formula id="FD7">
          <label>(3)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msup>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mo>′</mml:mo>
              </mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>t</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>F</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>u</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mo>&gt;</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mn>0</mml:mn>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mn>0</mml:mn>
              </mml:msub>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>with a given initial value <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . To approximate (1.1) with we also divide the time interval <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> T </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> into <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> N </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> equal sub-interval such that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> t </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:msub><mml:mi> t </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:msub><mml:mi> t </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:mo> ⋯ </mml:mo><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:mi> T </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> with <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> t </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mi> Δ </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 3 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mo> ⋯ </mml:mo><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> N </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> Δ </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mfrac><mml:mi> T </mml:mi><mml:mi> N </mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . For purpose of the notation <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> Δ </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> k </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . So, the following approximations are constructed <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msup><mml:mo> , </mml:mo><mml:msup><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msup><mml:mo> , </mml:mo><mml:mo> ⋯ </mml:mo><mml:mo> , </mml:mo><mml:msup><mml:mi> u </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msup><mml:mo> , </mml:mo><mml:msup><mml:mi> u </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
        <p>Where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> u </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is an intended approximation of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> t </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Now, with time step <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> Δ </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for the numerical solution of advection diffusion equation with the Euler method is-</p>
        <disp-formula id="FD8">
          <label>(4)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msup>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
              </mml:msup>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msup>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mi>n</mml:mi>
              </mml:msup>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mi>Δ</mml:mi>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>F</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
      </sec>
      <sec id="sec3dot2">
        <title>3.2. Full Discretization of Explicit Centered Difference Scheme (ECDS)</title>
        <p>To approximate the solution to Equation (1) using the Explicit Centered Difference Scheme, we use the following approximations</p>
        <disp-formula id="FD9">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mi>t</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mi>m</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>≅</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mi>m</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msubsup>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mi>m</mml:mi>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:msubsup>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>Δ</mml:mi>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD10">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mi>x</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mi>m</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>≅</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>m</mml:mi>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:msubsup>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>m</mml:mi>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:msubsup>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                  <mml:mi>Δ</mml:mi>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD11">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mi>m</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>≅</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>m</mml:mi>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msubsup>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mi>m</mml:mi>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:msubsup>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>m</mml:mi>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:msubsup>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>Δ</mml:mi>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>where, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> Δ </mml:mi><mml:mi> x </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the spatial step, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> Δ </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the time step, <inline-formula><mml:math><mml:mi> m </mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mi> n </mml:mi></mml:math></inline-formula> is spatial and temporal node respectively. Substituting these above equations in (1) and solvingfor unknown <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> u </mml:mi><mml:mi> m </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . We obtain, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> u </mml:mi><mml:mi> m </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mi> α </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mfrac><mml:mo> + </mml:mo><mml:mi> γ </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> u </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> m </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi></mml:msubsup><mml:mo> + </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mi> γ </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> u </mml:mi><mml:mi> m </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msubsup><mml:mo> + </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> γ </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo><mml:mfrac><mml:mi> α </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> u </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> m </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula></p>
        <p>Where, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi> c </mml:mi><mml:mi> Δ </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> Δ </mml:mi><mml:mi> x </mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> α </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi> D </mml:mi><mml:mi> Δ </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> Δ </mml:mi><mml:msup><mml:mi> x </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> γ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Stability condition <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi> c </mml:mi><mml:mi> Δ </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> Δ </mml:mi><mml:mi> x </mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> &amp; <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi> D </mml:mi><mml:mi> Δ </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> Δ </mml:mi><mml:msup><mml:mi> x </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mfrac><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      </sec>
      <sec id="sec3dot3">
        <title>3.3. Semi-Discretization Runge-Kutta Methods</title>
        <p>Euler method and ECDS both are first order methods. In order to develop efficient, highly accurate approximation algorithm, higher-order difference methods are designed. Assume <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> t </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo> = </mml:mo><mml:msup><mml:mi> t </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msup><mml:mo> + </mml:mo><mml:mi> Δ </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , then we use the Runge-Kutta 2<sup>nd</sup> order method and obtain </p>
        <disp-formula id="FD12">
          <label>(5)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msup>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
              </mml:msup>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msup>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mi>n</mml:mi>
              </mml:msup>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>Δ</mml:mi>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>F</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                      </mml:msup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mi>F</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                          <mml:mo>+</mml:mo>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                          <mml:mo>+</mml:mo>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>This is called the Runge-Kutta 2<sup>nd</sup> order for ADE.</p>
        <p>The formula of fourth-order Runge-Kutta method is given by where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> t </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo> = </mml:mo><mml:msup><mml:mi> t </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msup><mml:mo> + </mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi> Δ </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula></p>
        <disp-formula id="FD13">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>K</mml:mi>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>F</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD14">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>K</mml:mi>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>F</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msup>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mi>h</mml:mi>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>K</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD15">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>K</mml:mi>
                <mml:mn>3</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>F</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msup>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mi>h</mml:mi>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>K</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD16">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>K</mml:mi>
                <mml:mn>4</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>F</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:msup>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>K</mml:mi>
                    <mml:mn>3</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD17">
          <label>(6)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msup>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
              </mml:msup>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msup>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mi>n</mml:mi>
              </mml:msup>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mi>h</mml:mi>
                <mml:mn>6</mml:mn>
              </mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>K</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>K</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>K</mml:mi>
                    <mml:mn>3</mml:mn>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>K</mml:mi>
                    <mml:mn>4</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Which are two simplest methods for the semi-discretization of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> F </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> u </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> A </mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> ˙ </mml:mo></mml:mover><mml:mo> + </mml:mo><mml:mi> b </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      </sec>
    </sec>
    <sec id="sec4">
      <title>4. Numerical Results and Discussion</title>
      <sec id="sec4dot1">
        <title>4.1. Discussion Semi-Discretization Methods</title>
        <p>The general solution for the advection diffusion Equation (1) this study, we assume that spatial length, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> l </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 50 </mml:mn><mml:mtext>   </mml:mtext><mml:mtext> m </mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mo></mml:mo><mml:mi> c </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.6 </mml:mn><mml:mtext>   </mml:mtext><mml:mrow><mml:mtext> m </mml:mtext><mml:mo> / </mml:mo><mml:mtext> s </mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> D </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.09 </mml:mn><mml:mtext>   </mml:mtext><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mtext> m </mml:mtext><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> / </mml:mo><mml:mtext> s </mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> Δ </mml:mi><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> Δ </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.08 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> total time <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 10 </mml:mn><mml:mtext>   </mml:mtext><mml:mi> sec </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 50 </mml:mn><mml:mtext>   </mml:mtext><mml:mi> sec </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . The advection diffusion equation for this problem <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:msub><mml:mo> + </mml:mo><mml:mi> c </mml:mi><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mi> x </mml:mi></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> D </mml:mi><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> x </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is to be solved with initial and boundary conditions</p>
        <disp-formula id="FD18">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>f</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>x</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD19">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>f</mml:mi>
                <mml:mn>0</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>x</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD20">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mi>l</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>f</mml:mi>
                <mml:mi>l</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>x</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>;</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mn>0</mml:mn>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:mi>T</mml:mi>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>A computer programing code and various values of time steps are to be used to investigate the numerical schemes [<xref ref-type="bibr" rid="B9">9</xref>]-[<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>] (<bold>Table 1</bold>).</p>
        <p><bold>Table 1</bold><bold>.</bold> Elapsed time with different temporal grid point.</p>
        <table-wrap id="tbl1">
          <label>Table 1</label>
          <table>
            <tbody>
              <tr>
                <td rowspan="2">
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>Δ</mml:mi>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td rowspan="2">
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>Δ</mml:mi>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td rowspan="2">
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td rowspan="2">
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td rowspan="2">ECDS(E.T.sec)</td>
                <td rowspan="2">Euler(E.T. sec)</td>
                <td colspan="2">Runge Kutta</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  2
                  <sup>nd</sup>
                  order (E.T)
                </td>
                <td>
                  4
                  <sup>th</sup>
                  order (E.T)
                </td>
              </tr>
              <tr>
                <td>0.0020</td>
                <td>0.0667</td>
                <td>20000</td>
                <td>600</td>
                <td>1.742224</td>
                <td>20.768796</td>
                <td>43.015423</td>
                <td>341.596993</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>0.0027</td>
                <td>0.0667</td>
                <td>15000</td>
                <td>600</td>
                <td>1.454636</td>
                <td>28.784721</td>
                <td>77.852146</td>
                <td>256.830589</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>0.0040</td>
                <td>0.0667</td>
                <td>10000</td>
                <td>600</td>
                <td>1.397545</td>
                <td>18.871882</td>
                <td>53.445049</td>
                <td>152.704436</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>0.0050</td>
                <td>0.0800</td>
                <td>8000</td>
                <td>600</td>
                <td>1.475086</td>
                <td>14.689404</td>
                <td>28.975703</td>
                <td>118.589866</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>0.0080</td>
                <td>0.0800</td>
                <td>5000</td>
                <td>600</td>
                <td>1.010213</td>
                <td>9.434639</td>
                <td>25.819919</td>
                <td>61.982884</td>
              </tr>
            </tbody>
          </table>
        </table-wrap>
        <p>4.1.1. Case 1: Euler Method</p>
        <p>For this case the time step is increased to <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> Δ </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.008 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> Δ </mml:mi><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi> c </mml:mi><mml:mi> Δ </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> Δ </mml:mi><mml:mi> x </mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> α </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> known as advection equation number and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi> D </mml:mi><mml:mi> Δ </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> Δ </mml:mi><mml:mi> x </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> γ </mml:mi><mml:mo></mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> known as diffusion term.</p>
        <p>Numerical implementation of semi-discretization method our solving Equation (1):</p>
        <disp-formula id="FD21">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mi>t</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mi>c</mml:mi>
              <mml:msub>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mi>x</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>D</mml:mi>
              <mml:msub>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Initial condition: <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> u </mml:mi><mml:mi> m </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msubsup><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> f </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> m </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> u </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
        <p>Boundary condition: <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mi> n </mml:mi></mml:msubsup><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> f </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> t </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> b </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> u </mml:mi><mml:mi> b </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msubsup><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> f </mml:mi><mml:mi> b </mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> t </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula></p>
        <p>We can write out the matrix system of equation we will solve numerically for the concentration <inline-formula><mml:math><mml:mi> u </mml:mi></mml:math></inline-formula> . Suppose we use 4 grid points <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> m </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>i.e.</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> m </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in this example. <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"><mml:mi> u </mml:mi></mml:mstyle><mml:mi> n </mml:mi></mml:msup><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mi> n </mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn><mml:mi> n </mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , solution for concentration vector <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"><mml:mi> u </mml:mi></mml:mstyle><mml:mi> n </mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at time <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> t </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . The boundary condition gives <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mi> n </mml:mi></mml:msubsup><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> u </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> t </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> u </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> m </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi></mml:msubsup><mml:mo> = </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 4 </mml:mn><mml:mi> n </mml:mi></mml:msubsup><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> u </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> b </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> t </mml:mi><mml:mi> b </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
        <p>We can rewrite general nth term grid point in equation as</p>
        <disp-formula id="FD22">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msup>
                <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                  <mml:mi>u</mml:mi>
                </mml:mstyle>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
              </mml:msup>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtable>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                          </mml:msubsup>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mn>3</mml:mn>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                          </mml:msubsup>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                  </mml:mtable>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mi>α</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtable>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                  </mml:mtable>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtable>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                          </mml:msubsup>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mn>3</mml:mn>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                          </mml:msubsup>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                  </mml:mtable>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mi>λ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtable>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                  </mml:mtable>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtable>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                          </mml:msubsup>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mn>3</mml:mn>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                          </mml:msubsup>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                  </mml:mtable>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mi>α</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtable>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                          </mml:msubsup>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mn>4</mml:mn>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                          </mml:msubsup>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                  </mml:mtable>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mi>λ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtable>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                          </mml:msubsup>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mn>4</mml:mn>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                          </mml:msubsup>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                  </mml:mtable>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD23">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msup>
                <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                  <mml:mi>u</mml:mi>
                </mml:mstyle>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
              </mml:msup>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtable>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                          </mml:msubsup>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mn>3</mml:mn>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                          </mml:msubsup>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                  </mml:mtable>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mi>Δ</mml:mi>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>{</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mi>α</mml:mi>
                  <mml:mi>A</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mtable>
                        <mml:mtr>
                          <mml:mtd>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msubsup>
                                <mml:mi>u</mml:mi>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                                <mml:mi>n</mml:mi>
                              </mml:msubsup>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mtd>
                        </mml:mtr>
                        <mml:mtr>
                          <mml:mtd>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msubsup>
                                <mml:mi>u</mml:mi>
                                <mml:mn>3</mml:mn>
                                <mml:mi>n</mml:mi>
                              </mml:msubsup>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mtd>
                        </mml:mtr>
                      </mml:mtable>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mi>λ</mml:mi>
                  <mml:mi>B</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mtable>
                        <mml:mtr>
                          <mml:mtd>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msubsup>
                                <mml:mi>u</mml:mi>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                                <mml:mi>n</mml:mi>
                              </mml:msubsup>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mtd>
                        </mml:mtr>
                        <mml:mtr>
                          <mml:mtd>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msubsup>
                                <mml:mi>u</mml:mi>
                                <mml:mn>3</mml:mn>
                                <mml:mi>n</mml:mi>
                              </mml:msubsup>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mtd>
                        </mml:mtr>
                      </mml:mtable>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mi>α</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mtable>
                        <mml:mtr>
                          <mml:mtd>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msubsup>
                                <mml:mi>u</mml:mi>
                                <mml:mn>1</mml:mn>
                                <mml:mi>n</mml:mi>
                              </mml:msubsup>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mtd>
                        </mml:mtr>
                        <mml:mtr>
                          <mml:mtd>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msubsup>
                                <mml:mi>u</mml:mi>
                                <mml:mn>4</mml:mn>
                                <mml:mi>n</mml:mi>
                              </mml:msubsup>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mtd>
                        </mml:mtr>
                      </mml:mtable>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mi>λ</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mtable>
                        <mml:mtr>
                          <mml:mtd>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msubsup>
                                <mml:mi>u</mml:mi>
                                <mml:mn>1</mml:mn>
                                <mml:mi>n</mml:mi>
                              </mml:msubsup>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mtd>
                        </mml:mtr>
                        <mml:mtr>
                          <mml:mtd>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msubsup>
                                <mml:mi>u</mml:mi>
                                <mml:mn>4</mml:mn>
                                <mml:mi>n</mml:mi>
                              </mml:msubsup>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mtd>
                        </mml:mtr>
                      </mml:mtable>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>}</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD24">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>A</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtable>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                  </mml:mtable>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD25">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msup>
                <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                  <mml:mi>u</mml:mi>
                </mml:mstyle>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
              </mml:msup>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtable>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                          </mml:msubsup>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mn>3</mml:mn>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                          </mml:msubsup>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                  </mml:mtable>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mi>Δ</mml:mi>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                <mml:mi>F</mml:mi>
              </mml:mstyle>
              <mml:mo>;</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>α</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mi>c</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                  <mml:mi>Δ</mml:mi>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>&amp;</mml:mo>
              <mml:mi>γ</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mi>D</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>Δ</mml:mi>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD26">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msubsup>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mi>m</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
              </mml:msubsup>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msubsup>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mi>m</mml:mi>
                <mml:mi>n</mml:mi>
              </mml:msubsup>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mi>Δ</mml:mi>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>{</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>α</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>m</mml:mi>
                          <mml:mo>+</mml:mo>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>m</mml:mi>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                      </mml:msubsup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mi>γ</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>m</mml:mi>
                          <mml:mo>+</mml:mo>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mi>m</mml:mi>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>m</mml:mi>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                      </mml:msubsup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>}</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>In the matrix form</p>
        <disp-formula id="FD27">
          <label>(7)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>∴</mml:mo>
              <mml:msubsup>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mi>m</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
              </mml:msubsup>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msubsup>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mi>m</mml:mi>
                <mml:mi>n</mml:mi>
              </mml:msubsup>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mi>Δ</mml:mi>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:msub>
                <mml:mi>F</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>m</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>4.1.2. Case II: Runge-Kutta Method</p>
        <p>We consider the semi-discretize form in Equation (4), so we can write from the <bold>case 1</bold>:</p>
        <disp-formula id="FD28">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                  <mml:mi>K</mml:mi>
                </mml:mstyle>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>F</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>A</mml:mi>
                  <mml:mi>α</mml:mi>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mi>B</mml:mi>
                  <mml:mi>γ</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                <mml:mi>u</mml:mi>
              </mml:mstyle>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>[</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtable>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mi>α</mml:mi>
                              <mml:mo>+</mml:mo>
                              <mml:mi>γ</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mi>α</mml:mi>
                              <mml:mo>+</mml:mo>
                              <mml:mi>γ</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mi>M</mml:mi>
                              <mml:mo>+</mml:mo>
                              <mml:mn>1</mml:mn>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                  </mml:mtable>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>]</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD29">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                  <mml:mi>K</mml:mi>
                </mml:mstyle>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>F</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>A</mml:mi>
                  <mml:mi>α</mml:mi>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mi>B</mml:mi>
                  <mml:mi>γ</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                  </mml:mstyle>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mi>h</mml:mi>
                  <mml:msub>
                    <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                      <mml:mi>K</mml:mi>
                    </mml:mstyle>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>[</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtable>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mi>α</mml:mi>
                              <mml:mo>+</mml:mo>
                              <mml:mi>γ</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                                <mml:mi>u</mml:mi>
                              </mml:mstyle>
                              <mml:mo>+</mml:mo>
                              <mml:mi>h</mml:mi>
                              <mml:msub>
                                <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                                  <mml:mi>K</mml:mi>
                                </mml:mstyle>
                                <mml:mn>1</mml:mn>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mi>α</mml:mi>
                              <mml:mo>+</mml:mo>
                              <mml:mi>γ</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>u</mml:mi>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mi>M</mml:mi>
                                  <mml:mo>+</mml:mo>
                                  <mml:mn>1</mml:mn>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msub>
                              <mml:mo>+</mml:mo>
                              <mml:mi>h</mml:mi>
                              <mml:msub>
                                <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                                  <mml:mi>K</mml:mi>
                                </mml:mstyle>
                                <mml:mn>1</mml:mn>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                  </mml:mtable>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>]</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD30">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                  <mml:mi>K</mml:mi>
                </mml:mstyle>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>{</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>α</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mtable>
                        <mml:mtr>
                          <mml:mtd>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                          </mml:mtd>
                          <mml:mtd>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mtd>
                        </mml:mtr>
                        <mml:mtr>
                          <mml:mtd>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>−</mml:mo>
                              <mml:mn>1</mml:mn>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mtd>
                          <mml:mtd>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                          </mml:mtd>
                        </mml:mtr>
                      </mml:mtable>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mi>λ</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mtable>
                        <mml:mtr>
                          <mml:mtd>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>−</mml:mo>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mtd>
                          <mml:mtd>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mtd>
                        </mml:mtr>
                        <mml:mtr>
                          <mml:mtd>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mtd>
                          <mml:mtd>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>−</mml:mo>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mtd>
                        </mml:mtr>
                      </mml:mtable>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>}</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtable>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                          </mml:msubsup>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mn>3</mml:mn>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                          </mml:msubsup>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                  </mml:mtable>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>[</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtable>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mi>α</mml:mi>
                              <mml:mo>+</mml:mo>
                              <mml:mi>λ</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                          </mml:msubsup>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>−</mml:mo>
                              <mml:mi>α</mml:mi>
                              <mml:mo>+</mml:mo>
                              <mml:mi>λ</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mn>4</mml:mn>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                          </mml:msubsup>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                  </mml:mtable>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>]</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD31">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                  <mml:mi>K</mml:mi>
                </mml:mstyle>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>{</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>α</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mtable>
                        <mml:mtr>
                          <mml:mtd>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                          </mml:mtd>
                          <mml:mtd>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mtd>
                        </mml:mtr>
                        <mml:mtr>
                          <mml:mtd>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>−</mml:mo>
                              <mml:mn>1</mml:mn>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mtd>
                          <mml:mtd>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                          </mml:mtd>
                        </mml:mtr>
                      </mml:mtable>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mi>λ</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mtable>
                        <mml:mtr>
                          <mml:mtd>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>−</mml:mo>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mtd>
                          <mml:mtd>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mtd>
                        </mml:mtr>
                        <mml:mtr>
                          <mml:mtd>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mtd>
                          <mml:mtd>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>−</mml:mo>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mtd>
                        </mml:mtr>
                      </mml:mtable>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>}</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtable>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                          </mml:msubsup>
                          <mml:mo>+</mml:mo>
                          <mml:mi>h</mml:mi>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>K</mml:mi>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mn>3</mml:mn>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                          </mml:msubsup>
                          <mml:mo>+</mml:mo>
                          <mml:mi>h</mml:mi>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>K</mml:mi>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                  </mml:mtable>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>[</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtable>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mi>α</mml:mi>
                              <mml:mo>+</mml:mo>
                              <mml:mi>λ</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msubsup>
                                <mml:mi>u</mml:mi>
                                <mml:mn>1</mml:mn>
                                <mml:mi>n</mml:mi>
                              </mml:msubsup>
                              <mml:mo>+</mml:mo>
                              <mml:mi>h</mml:mi>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>K</mml:mi>
                                <mml:mn>1</mml:mn>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>−</mml:mo>
                              <mml:mi>α</mml:mi>
                              <mml:mo>+</mml:mo>
                              <mml:mi>λ</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msubsup>
                                <mml:mi>u</mml:mi>
                                <mml:mn>4</mml:mn>
                                <mml:mi>n</mml:mi>
                              </mml:msubsup>
                              <mml:mo>+</mml:mo>
                              <mml:mi>h</mml:mi>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>K</mml:mi>
                                <mml:mn>1</mml:mn>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                  </mml:mtable>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>]</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD32">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>A</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtable>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                  </mml:mtable>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Now we get,</p>
        <disp-formula id="FD33">
          <label>(8)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msup>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
              </mml:msup>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msup>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mi>n</mml:mi>
              </mml:msup>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>Δ</mml:mi>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>K</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>K</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Equation (8) is the semi-discretized Runge-Kutta 2nd order method of advection diffusion equation. Similarly, we calculate <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> K </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> K </mml:mi><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> Runge Kutta 4th order method of advection diffusion equation.</p>
      </sec>
    </sec>
    <sec id="sec5">
      <title>5. Error Analysis and Convergence</title>
      <sec id="sec5dot1">
        <title>5.1. Error Analysis</title>
        <p><bold>Figure 2</bold> shows that the comparison of relative error for two finite difference schemes. The relative error for ECDS which remains below 0.0010 and for Runge-Kutta 4<sup>th</sup> order the relative error is 0.0004.</p>
        <p><xref ref-type="fig" rid="fig3">Figure 3</xref> shows that the comparison of relative error for two finite difference schemes. The relative error for RK2 and Rk4 which remains below 0.00041 and for Runge-Kutta 4<sup>th</sup> order the relative error is 0.0004.</p>
        <fig id="fig2">
          <label>Figure 2</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1101151-rId218.jpeg?20260520062241" />
        </fig>
        <p><bold>Figure 2</bold><bold>.</bold> Relative error of 1D ADE for ECDS and RK4 scheme.</p>
        <fig id="fig3">
          <label>Figure 3</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1101151-rId219.jpeg?20260520062240" />
        </fig>
        <p><bold>Figure 3</bold><bold>.</bold> Relative error of 1D ADE for Runge-Kutta 2<sup>nd</sup> and 4<sup>th</sup> order scheme.</p>
        <p>The following <xref ref-type="fig" rid="fig4">Figure 4</xref> shows that the comparison of relative error with full discretization and semi-discretization in finite difference schemes. The relative error for ECDS which remains below 0.00001. The relative error for Euler and 4<sup>th</sup> order the relative error is 0.00009 and 0.000003 respectively.</p>
      </sec>
      <sec id="sec5dot2">
        <title>5.2. Convergence</title>
        <p>5.2.1. Convergence of Relative Error for ECDS Method</p>
        <p>The following <xref ref-type="fig" rid="fig5">Figure 5</xref> shows the convergence of relative error by the ECDS. This figure shows a very good rate of convergence of full discretizing method.</p>
        <p>5.2.2. Convergence of Relative Error for Euler Method</p>
        <p>The following <xref ref-type="fig" rid="fig6">Figure 6</xref> shows the convergence of relative errors by the Euler method. This figure shows a very good rate of convergence of semi-discretizing method.</p>
        <fig id="fig4">
          <label>Figure 4</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1101151-rId220.jpeg?20260520062242" />
        </fig>
        <p><bold>Figure 4</bold><bold>.</bold> Relative error of 1D ADE for ECDS, Euler, Runge-Kutta 4<sup>th</sup> order scheme.</p>
        <fig id="fig5">
          <label>Figure 5</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1101151-rId221.jpeg?20260520062242" />
        </fig>
        <p><bold>Figure 5</bold><bold>.</bold> Convergence of relative error ECDS.</p>
        <p>5.2.3. Convergence of Relative Error for Runge-Kutta 2<sup>nd</sup> Order Method</p>
        <p>The following <xref ref-type="fig" rid="fig7">Figure 7</xref> shows the convergence of relative error by the 2<sup>nd</sup> order Runge-Kutta method. This figure shows a very good rate of convergence of semi-discretizing method.</p>
        <p>5.2.4. Convergence of Relative Error for Runge-Kutta 4<sup>th</sup> Order Method</p>
        <p>The following <xref ref-type="fig" rid="fig8">Figure 8</xref>, <bold>Table 2</bold> show the convergence of relative error by the 4<sup>th</sup> order Runge-Kutta method. This figure shows a very good rate of convergence of semi-discretizing method.</p>
        <fig id="fig6">
          <label>Figure 6</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1101151-rId222.jpeg?20260520062243" />
        </fig>
        <p><bold>Figure 6</bold><bold>.</bold> Convergence of relative error Euler.</p>
        <fig id="fig7">
          <label>Figure 7</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1101151-rId223.jpeg?20260520062243" />
        </fig>
        <p><bold>Figure 7</bold><bold>.</bold> Convergence of relative error Runge-Kutta 2<sup>nd</sup> order method.</p>
        <fig id="fig8">
          <label>Figure 8</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1101151-rId224.jpeg?20260520062243" />
        </fig>
        <p><bold>Figure 8</bold><bold>.</bold> Convergence of relative error Runge-Kutta 4<sup>th</sup> order method.</p>
        <p><bold>Table 2</bold><bold>.</bold> Error analysis of the three different schemes at different spaces and time steps size.</p>
        <table-wrap id="tbl2">
          <label>Table 2</label>
          <table>
            <tbody>
              <tr>
                <td rowspan="2">
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>Δ</mml:mi>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td rowspan="2">
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>Δ</mml:mi>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td rowspan="2">Error for ECDS</td>
                <td rowspan="2">Error for Euler</td>
                <td colspan="2">Error for Runge Kutta</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  RK 2
                  <sup>nd</sup>
                  order
                </td>
                <td>
                  RK 4
                  <sup>th</sup>
                  order
                </td>
              </tr>
              <tr>
                <td>0.0020</td>
                <td>0.0400</td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>1.15</mml:mn>
                        <mml:mo>×</mml:mo>
                        <mml:msup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>10</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mn>3</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>1.16</mml:mn>
                        <mml:mo>×</mml:mo>
                        <mml:msup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>10</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mn>3</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>0.058</mml:mn>
                        <mml:mo>×</mml:mo>
                        <mml:msup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>10</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mn>3</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>0.056</mml:mn>
                        <mml:mo>×</mml:mo>
                        <mml:msup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>10</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mn>3</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
              </tr>
              <tr>
                <td>0.0027</td>
                <td>0.0667</td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>2.4</mml:mn>
                        <mml:mo>×</mml:mo>
                        <mml:msup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>10</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mn>3</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>2.4</mml:mn>
                        <mml:mo>×</mml:mo>
                        <mml:msup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>10</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mn>3</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>2.5</mml:mn>
                        <mml:mo>×</mml:mo>
                        <mml:msup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>10</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mn>3</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>1.2</mml:mn>
                        <mml:mo>×</mml:mo>
                        <mml:msup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>10</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mn>3</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
              </tr>
              <tr>
                <td>0.0040</td>
                <td>0.0667</td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>3.2</mml:mn>
                        <mml:mo>×</mml:mo>
                        <mml:msup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>10</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mn>3</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>3.4</mml:mn>
                        <mml:mo>×</mml:mo>
                        <mml:msup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>10</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mn>3</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>1.6</mml:mn>
                        <mml:mo>×</mml:mo>
                        <mml:msup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>10</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mn>3</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>1.2</mml:mn>
                        <mml:mo>×</mml:mo>
                        <mml:msup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>10</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mn>3</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
              </tr>
              <tr>
                <td>0.0050</td>
                <td>0.0800</td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>4</mml:mn>
                        <mml:mo>×</mml:mo>
                        <mml:msup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>10</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mn>3</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>4.4</mml:mn>
                        <mml:mo>×</mml:mo>
                        <mml:msup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>10</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mn>3</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>1.5</mml:mn>
                        <mml:mo>×</mml:mo>
                        <mml:msup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>10</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mn>3</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>1.4</mml:mn>
                        <mml:mo>×</mml:mo>
                        <mml:msup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>10</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mn>3</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
              </tr>
              <tr>
                <td>0.0080</td>
                <td>0.0800</td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>6.4</mml:mn>
                        <mml:mo>×</mml:mo>
                        <mml:msup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>10</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mn>3</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>6.5</mml:mn>
                        <mml:mo>×</mml:mo>
                        <mml:msup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>10</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mn>3</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>1.7</mml:mn>
                        <mml:mo>×</mml:mo>
                        <mml:msup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>10</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mn>3</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>1.6</mml:mn>
                        <mml:mo>×</mml:mo>
                        <mml:msup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>10</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mn>3</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
              </tr>
            </tbody>
          </table>
        </table-wrap>
      </sec>
      <sec id="sec5dot3">
        <title>5.3. Problem Discussion</title>
        <p>Here we can see in <xref ref-type="fig" rid="fig9">Figure 9</xref> that the semi-discretization method Runge-Kutta 4<sup>th</sup> order method is the better one. The following <xref ref-type="fig" rid="fig10">Figure 10</xref> shows concentration distribution by semi-discretization method for different velocities and for different diffusion coefficients. <xref ref-type="fig" rid="fig11">Figure 11</xref> shows concentration distribution for varying diffusion rate a time <italic>t</italic> = 30 sec.</p>
        <fig id="fig9">
          <label>Figure 9</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1101151-rId269.jpeg?20260520062244" />
        </fig>
        <p><bold>Figure 9</bold><bold>.</bold> Concentration distribution of full discretization ECDS and semi-discretization Runge-Kutta 4<sup>th</sup> order method.</p>
        <fig id="fig10">
          <label>Figure 10</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1101151-rId270.jpeg?20260520062244" />
        </fig>
        <p><bold>Figure 10</bold><bold>.</bold> The figure demonstrated varying advection &amp; diffusion rate a time <italic>t</italic> = 20 secs.</p>
        <fig id="fig11">
          <label>Figure 11</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1101151-rId271.jpeg?20260520062244" />
        </fig>
        <p><bold>Figure 11</bold><bold>.</bold> The plot demonstrated varying diffusion rate a time <italic>t</italic> = 30 sec.</p>
        <p>The “red curved” in <xref ref-type="fig" rid="fig12">Figure 12</xref> below indicates a high concentration for 20 seconds, whereas the green curve indicates a concentration for 30 seconds. The “blue” curve indicates that concentration is high for 40 seconds. The figure indicated by “black” shows that concentration is high for 50 seconds, and as time increases, we can observe that the concentration profile decreases.</p>
        <fig id="fig12">
          <label>Figure 12</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1101151-rId272.jpeg?20260520062244" />
        </fig>
        <p><bold>Figure 12</bold><bold>.</bold> The figure demonstrated different time.</p>
        <p>In <xref ref-type="fig" rid="fig13">Figure 13</xref>, the “black curved” indicates that the concentration is high for 8 meters, while the green curve indicates that the concentration is lower for 16 meters. The red curve indicates 40 m, the blue curve indicates 24 m, and the plot indicated by “deep red” indicates 32 m of high concentration. With regard to time, we may observe that when focus is raised while in a motionless position.</p>
        <p><xref ref-type="fig" rid="fig14">Figure 14</xref>, Concentration distributions for varying diffusion rates and velocities over time It is evident that the concentration distribution varies with velocity and diffusion rate. The “Green” curve, for instance, indicates that concentration begins at 0.85 and drops to zero at 2 meters. Comparably, the “Black” curve begins at about 0.82 and drops to zero and 4 m, while the “Red curve” begins at concentration 1 and drops directly to less than 0.8 concentration at 0 m before beginning to decrease to zero at 6 m.</p>
        <fig id="fig13">
          <label>Figure 13</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1101151-rId273.jpeg?20260520062244" />
        </fig>
        <p><bold>Figure 13</bold><bold>.</bold> Concentration distribution for different time for RK4.</p>
        <fig id="fig14">
          <label>Figure 14</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1101151-rId274.jpeg?20260520062244" />
        </fig>
        <p><bold>Figure 14</bold><bold>.</bold> The figure demonstrated a different position.</p>
      </sec>
    </sec>
    <sec id="sec6">
      <title>6. Conclusion</title>
      <p>In this work, we investigate higher-order approximations of ADE by a semi-discretization method with initial and boundary conditions. Numerical results of ADE are briefly discussed, along with the relative error for both semi-discretization and full discretization methods. Both schemes show a good rate of convergence. We observe that the higher-order semi-discretization method gives better results than ECDS. The 4<sup>th</sup> order R-K method gives less error than the 2<sup>nd</sup> order R-K method.</p>
    </sec>
  </body>
  <back>
    <ref-list>
      <title>References</title>
      <ref id="B1">
        <label>1.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Ara, K.N.I., Rahaman, M.M. and Alam, M.S. (2021) Numerical Solution of Advection Diffusion Equation Using Semi-Discretization Scheme. <italic>Applied Mathematics</italic>, 12, 1236-1247. https://doi.org/10.4236/am.2021.1212079 <pub-id pub-id-type="doi">10.4236/am.2021.1212079</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.4236/am.2021.1212079">https://doi.org/10.4236/am.2021.1212079</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Ara, K.N.I.</string-name>
              <string-name>Rahaman, M.M.</string-name>
              <string-name>Alam, M.S.</string-name>
            </person-group>
            <year>2021</year>
            <article-title>Numerical Solution of Advection Diffusion Equation Using Semi-Discretization Scheme</article-title>
            <source>Applied Mathematics</source>
            <volume>12</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.4236/am.2021.1212079</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B2">
        <label>2.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Bahar, E. and Gürarslan, G. (2017) Numerical Solution of Advection-Diffusion Equation Using Operator Splitting Method. <italic>International Journal of Engineering &amp; Applied Sciences</italic>, 9, 76-88. https://doi.org/10.24107/ijeas.357237 <pub-id pub-id-type="doi">10.24107/ijeas.357237</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.24107/ijeas.357237">https://doi.org/10.24107/ijeas.357237</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Bahar, E.</string-name>
            </person-group>
            <year>2017</year>
            <article-title>Numerical Solution of Advection-Diffusion Equation Using Operator Splitting Method</article-title>
            <source>International Journal of Engineering &amp; Applied Sciences</source>
            <volume>9</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.24107/ijeas.357237</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B3">
        <label>3.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Dehghan, M. (2005) On the Numerical Solution of the One-Dimensional Convection-Diffusion Equation. <italic>Mathematical Problems in Engineering</italic>, 2005, 61-74. https://doi.org/10.1155/mpe.2005.61 <pub-id pub-id-type="doi">10.1155/mpe.2005.61</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1155/mpe.2005.61">https://doi.org/10.1155/mpe.2005.61</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Dehghan, M.</string-name>
            </person-group>
            <year>2005</year>
            <article-title>On the Numerical Solution of the One-Dimensional Convection-Diffusion Equation</article-title>
            <source>Mathematical Problems in Engineering</source>
            <volume>2005</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1155/mpe.2005.61</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B4">
        <label>4.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Ahmed, G.S. (2012) A Numerical Algorithm for Solving Advection-Diffusion Equation with Constant and Variable Coefficients. <italic>The Open Numerical Methods Journal</italic>, 4, 1-7. https://doi.org/10.2174/1876389801204010001 <pub-id pub-id-type="doi">10.2174/1876389801204010001</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.2174/1876389801204010001">https://doi.org/10.2174/1876389801204010001</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Ahmed, G.S.</string-name>
            </person-group>
            <year>2012</year>
            <article-title>A Numerical Algorithm for Solving Advection-Diffusion Equation with Constant and Variable Coefficients</article-title>
            <source>The Open Numerical Methods Journal</source>
            <volume>4</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.2174/1876389801204010001</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B5">
        <label>5.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Mojtabi, A. and Deville, M.O. (2015) One-Dimensional Linear Advection-Diffusion Equation: Analytical and Finite Element Solutions. <italic>Computers &amp; Fluids</italic>, 107, 189-195. https://doi.org/10.1016/j.compfluid.2014.11.006 <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.compfluid.2014.11.006</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1016/j.compfluid.2014.11.006">https://doi.org/10.1016/j.compfluid.2014.11.006</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Mojtabi, A.</string-name>
              <string-name>Deville, M.O.</string-name>
            </person-group>
            <year>2015</year>
            <article-title>One-Dimensional Linear Advection-Diffusion Equation: Analytical and Finite Element Solutions</article-title>
            <source>Computers &amp; Fluids</source>
            <volume>107</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.compfluid.2014.11.006</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B6">
        <label>6.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Tinega, A.K. and Ndede, C.O. (2016) Stability and Consistency Analysis of Central Difference Scheme for Advection Diffusion Partial Differential Equation. <italic>International Journal of Science and Research</italic>, 7, 1046-1049.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Tinega, A.K.</string-name>
              <string-name>Ndede, C.O.</string-name>
            </person-group>
            <year>2016</year>
            <article-title>Stability and Consistency Analysis of Central Difference Scheme for Advection Diffusion Partial Differential Equation</article-title>
            <source>International Journal of Science and Research</source>
            <volume>7</volume>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B7">
        <label>7.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Azad, T. and Andallah, L. (2017) Stability Analysis of Finite Difference Schemes for an Advection Diffusion Equation. <italic>Bangladesh Journal of Scientific Research</italic>, 29, 143-151. https://doi.org/10.3329/bjsr.v29i2.32331 <pub-id pub-id-type="doi">10.3329/bjsr.v29i2.32331</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.3329/bjsr.v29i2.32331">https://doi.org/10.3329/bjsr.v29i2.32331</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Azad, T.</string-name>
              <string-name>Andallah, L.</string-name>
            </person-group>
            <year>2017</year>
            <article-title>Stability Analysis of Finite Difference Schemes for an Advection Diffusion Equation</article-title>
            <source>Bangladesh Journal of Scientific Research</source>
            <volume>29</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.3329/bjsr.v29i2.32331</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B8">
        <label>8.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Appadu, A.R. (2013) Numerical Solution of the 1D Advection-Diffusion Equation Using Standard and Nonstandard Finite Difference Schemes. <italic>Journal of Applied Mathematics</italic>, 2013, Article ID 734374. https://doi.org/10.1155/2013/734374 <pub-id pub-id-type="doi">10.1155/2013/734374</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1155/2013/734374">https://doi.org/10.1155/2013/734374</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Appadu, A.R.</string-name>
            </person-group>
            <year>2013</year>
            <article-title>Numerical Solution of the 1D Advection-Diffusion Equation Using Standard and Nonstandard Finite Difference Schemes</article-title>
            <source>Journal of Applied Mathematics</source>
            <volume>2013</volume>
            <elocation-id>ID</elocation-id>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1155/2013/734374</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B9">
        <label>9.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Djordjevich, A., Savović, S. and Janićijević, A. (2017) Explicit Finite-Difference Solution of Two-Dimensional Solute Transport with Periodic Flow in Homogenous Porous Media. <italic>Journal of Hydrology and Hydromechanics</italic>, 65, 426-432. https://doi.org/10.1515/johh-2017-0040 <pub-id pub-id-type="doi">10.1515/johh-2017-0040</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1515/johh-2017-0040">https://doi.org/10.1515/johh-2017-0040</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Djordjevich, A.</string-name>
            </person-group>
            <year>2017</year>
            <article-title>Explicit Finite-Difference Solution of Two-Dimensional Solute Transport with Periodic Flow in Homogenous Porous Media</article-title>
            <source>Journal of Hydrology and Hydromechanics</source>
            <volume>65</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1515/johh-2017-0040</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B10">
        <label>10.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Iliev, O.P., <italic>et al</italic>. (2013) Numerical Solution of Partial Differential Equations: Theory, Algorithms, and Their Applications. Springer Science &amp; Business Media.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Iliev, O.P.</string-name>
              <string-name>Theory, A</string-name>
            </person-group>
            <year>2013</year>
            <article-title>Numerical Solution of Partial Differential Equations: Theory, Algorithms, and Their Applications</article-title>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B11">
        <label>11.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Rahaman, M.M. and Andallah, L.S. (2014) Simulation of Water Pollution by Finite Difference Method. <italic>International Journal of Research in Information Technology</italic>, 2, 17-24.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Rahaman, M.M.</string-name>
              <string-name>Andallah, L.S.</string-name>
            </person-group>
            <year>2014</year>
            <article-title>Simulation of Water Pollution by Finite Difference Method</article-title>
            <source>International Journal of Research in Information Technology</source>
            <volume>2</volume>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B12">
        <label>12.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="book">Mathews, J.H. and Fink, K.K. (2004) Numerical Methods Using Matlab. 4th Edition, Prentice Hall.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="book">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Mathews, J.H.</string-name>
              <string-name>Fink, K.K.</string-name>
              <string-name>Edition, P</string-name>
            </person-group>
            <year>2004</year>
            <article-title>Numerical Methods Using Matlab</article-title>
            <source>4th Edition</source>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
    </ref-list>
  </back>
</article>