<?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">jamp</journal-id>
      <journal-title-group>
        <journal-title>Journal of Applied Mathematics and Physics</journal-title>
      </journal-title-group>
      <issn pub-type="epub">2327-4379</issn>
      <issn pub-type="ppub">2327-4352</issn>
      <publisher>
        <publisher-name>Scientific Research Publishing</publisher-name>
      </publisher>
    </journal-meta>
    <article-meta>
      <article-id pub-id-type="doi">10.4236/jamp.2026.145092</article-id>
      <article-id pub-id-type="publisher-id">jamp-151399</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>Local Bifurcation Analysis of the Holling-Tanner Predator-Prey Model with Predator-Taxis and Fear Effects</article-title>
      </title-group>
      <contrib-group>
        <contrib contrib-type="author">
          <name name-style="western">
            <surname>Zhang</surname>
            <given-names>Lanzhong</given-names>
          </name>
          <xref ref-type="aff" rid="aff1">1</xref>
        </contrib>
      </contrib-group>
      <aff id="aff1"><label>1</label> College of Mathematics and Statistics, Northwest Normal University, Lanzhou, China </aff>
      <author-notes>
        <fn fn-type="conflict" id="fn-conflict">
          <p>The author declares no conflicts of interest regarding the publication of this paper.</p>
        </fn>
      </author-notes>
      <pub-date pub-type="epub">
        <day>15</day>
        <month>05</month>
        <year>2026</year>
      </pub-date>
      <pub-date pub-type="collection">
        <month>05</month>
        <year>2026</year>
      </pub-date>
      <volume>14</volume>
      <issue>05</issue>
      <fpage>1886</fpage>
      <lpage>1904</lpage>
      <history>
        <date date-type="received">
          <day>23</day>
          <month>04</month>
          <year>2026</year>
        </date>
        <date date-type="accepted">
          <day>19</day>
          <month>05</month>
          <year>2026</year>
        </date>
        <date date-type="published">
          <day>22</day>
          <month>05</month>
          <year>2026</year>
        </date>
      </history>
      <permissions>
        <copyright-statement>© 2026 by the authors and Scientific Research Publishing Inc.</copyright-statement>
        <copyright-year>2026</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/jamp.2026.145092">https://doi.org/10.4236/jamp.2026.145092</self-uri>
      <abstract>
        <p>This paper studies a class of predator-prey models characterized by predator attraction and fear effects. By employing the upper and lower solution method and the regularity theory of elliptic equations, we prove the uniform boundedness of positive solutions. Additionally, using the prey growth rate as a bifurcation parameter, we apply the Crandall-Rabinowitz local bifurcation theory to investigate the local bifurcation structure of positive solutions branching off from two semi-trivial solutions and analyze the local stability of the bifurcated solutions.</p>
      </abstract>
      <kwd-group kwd-group-type="author-generated" xml:lang="en">
        <kwd>Holling-Tanner Predation Model</kwd>
        <kwd>Predator-Taxis</kwd>
        <kwd>Fear Effect</kwd>
      </kwd-group>
    </article-meta>
  </front>
  <body>
    <sec id="sec1">
      <title>1. Introduction</title>
      <p>In ecosystems, the coexistence and evolution of species are influenced by multiple factors, including population migration, interspecific interactions, and environmental heterogeneity. In recent years, mathematical studies of predator-prey models have garnered increasing attention, where diffusion, chemotaxis, and fear effects are considered key mechanisms affecting the spatial distribution and dynamic behavior of populations.</p>
      <p>In modeling predator-prey interactions, chemotaxis describes the directed movement response of organisms to external stimuli (such as food or predation risk). Kareiva and Odell [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>] were among the first to propose a prey-taxis model to describe the aggregation behavior of predators towards areas of higher prey density. Subsequently, numerous studies have further explored predator-prey models incorporating prey-taxis [<xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>]-[<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>], with reference [<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>] investigating prey-taxis in the Holling-Tanner predator-prey model. This study revealed the significant impact of the taxis coefficient as a bifurcation parameter on the existence of non-normal steady-state solutions and elucidated the crucial role of prey-taxis in the formation of spatial patterns.</p>
      <p>In addition to the active search of predators for prey, prey also employ various anti-predation strategies to evade predation risk. Most species possess the ability to perceive predation risk and adjust their behavior accordingly [<xref ref-type="bibr" rid="B7">7</xref>]. Among these, predator-taxis is an important anti-predation behavior, where prey migrate towards areas of lower predator density in response to perceived predation risk. Previous research has proposed and analyzed predator-prey models that incorporate predator-taxis [<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>]-[<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>].</p>
      <p>Moreover, fear effects are also significant factors influencing population dynamics. Wang <italic>et al</italic>. [<xref ref-type="bibr" rid="B13">13</xref>] were the first to introduce fear effects into a predator-prey model with a Holling-II functional response, finding that higher levels of fear could stabilize predator-prey dynamics by eliminating periodic solutions, while lower levels of fear might lead to multiple limit cycles through subcritical Hopf bifurcation, resulting in bistability. Subsequent studies [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>]-[<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>] have further explored the impact of fear effects in various predator-prey models.</p>
      <p>Inspired by the aforementioned studies, this paper considers a more complex predator-prey model. Unlike the research in reference [<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>], which focuses on predator foraging behavior (<italic>i.e.</italic>, prey-taxis), this paper introduces both predator-taxis and fear effects into the Holling-Tanner predator-prey model. Additionally, the model incorporates environmental factors of spatial heterogeneity, where the intra-specific competition coefficient of predators, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> m </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , depends on spatial location, thereby reflecting the complexity of real ecological environments. Building upon these motivations, we consider the full time-dependent model, which is a parabolic system describing the evolution of prey density <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> and predator density <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> v </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></p>
      <disp-formula id="FD1">
        <label>(1)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>{</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mtable columnalign="left">
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mi>t</mml:mi>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>d</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mi>Δ</mml:mi>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:mi>α</mml:mi>
                        <mml:mo>∇</mml:mo>
                        <mml:mo>⋅</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mo>∇</mml:mo>
                            <mml:mi>v</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:mfrac>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>r</mml:mi>
                              <mml:mn>0</mml:mn>
                            </mml:msub>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                            <mml:mo>+</mml:mo>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>k</mml:mi>
                              <mml:mn>0</mml:mn>
                            </mml:msub>
                            <mml:mi>α</mml:mi>
                            <mml:mi>v</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mfrac>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mi>d</mml:mi>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mi>a</mml:mi>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mfrac>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>p</mml:mi>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mi>v</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                            <mml:mo>+</mml:mo>
                            <mml:mi>q</mml:mi>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mfrac>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mo>∈</mml:mo>
                        <mml:mi>Ω</mml:mi>
                        <mml:mtext>
                           
                        </mml:mtext>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                        <mml:mo>&gt;</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>v</mml:mi>
                          <mml:mi>t</mml:mi>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>d</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mi>Δ</mml:mi>
                        <mml:mi>v</mml:mi>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:mi>s</mml:mi>
                        <mml:mi>v</mml:mi>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mfrac>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>m</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>x</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>v</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>r</mml:mi>
                            <mml:mo>+</mml:mo>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mfrac>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:mfrac>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>c</mml:mi>
                            <mml:mi>p</mml:mi>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mi>v</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                            <mml:mo>+</mml:mo>
                            <mml:mi>q</mml:mi>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mfrac>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mo>∈</mml:mo>
                        <mml:mi>Ω</mml:mi>
                        <mml:mtext>
                           
                        </mml:mtext>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                        <mml:mo>&gt;</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:mfrac>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>∂</mml:mo>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>∂</mml:mo>
                            <mml:mi>μ</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mfrac>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mtext>
                           
                        </mml:mtext>
                        <mml:mtext>
                           
                        </mml:mtext>
                        <mml:mfrac>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>∂</mml:mo>
                            <mml:mi>v</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>∂</mml:mo>
                            <mml:mi>μ</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mfrac>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mo>∈</mml:mo>
                        <mml:mo>∂</mml:mo>
                        <mml:mi>Ω</mml:mi>
                        <mml:mtext>
                           
                        </mml:mtext>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                        <mml:mo>&gt;</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <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:msub>
                          <mml:mi>u</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:mo>&gt;</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mtext>
                           
                        </mml:mtext>
                        <mml:mtext>
                           
                        </mml:mtext>
                        <mml:mi>v</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:msub>
                          <mml:mi>v</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:mo>&gt;</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mo>∈</mml:mo>
                        <mml:mi>Ω</mml:mi>
                        <mml:mtext>
                           
                        </mml:mtext>
                        <mml:mo>.</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                </mml:mtable>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>This paper is devoted to the analysis of its steady-state problem, which yields the stationary solutions that dictate the long-term spatial patterns. Therefore, we investigate the following elliptic system</p>
      <disp-formula id="FD2">
        <label>(2)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>{</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mtable columnalign="left">
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>d</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mi>Δ</mml:mi>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mi>α</mml:mi>
                        <mml:mo>∇</mml:mo>
                        <mml:mo>⋅</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mo>∇</mml:mo>
                            <mml:mi>v</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:mfrac>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>r</mml:mi>
                              <mml:mn>0</mml:mn>
                            </mml:msub>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                            <mml:mo>+</mml:mo>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>k</mml:mi>
                              <mml:mn>0</mml:mn>
                            </mml:msub>
                            <mml:mi>α</mml:mi>
                            <mml:mi>v</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mfrac>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mi>d</mml:mi>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mi>a</mml:mi>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mfrac>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>p</mml:mi>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mi>v</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                            <mml:mo>+</mml:mo>
                            <mml:mi>q</mml:mi>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mfrac>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mo>∈</mml:mo>
                        <mml:mi>Ω</mml:mi>
                        <mml:mtext>
                           
                        </mml:mtext>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>d</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mi>Δ</mml:mi>
                        <mml:mi>v</mml:mi>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:mi>s</mml:mi>
                        <mml:mi>v</mml:mi>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mfrac>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>m</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>x</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>v</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>r</mml:mi>
                            <mml:mo>+</mml:mo>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mfrac>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:mfrac>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>c</mml:mi>
                            <mml:mi>p</mml:mi>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mi>v</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                            <mml:mo>+</mml:mo>
                            <mml:mi>q</mml:mi>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mfrac>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mo>∈</mml:mo>
                        <mml:mi>Ω</mml:mi>
                        <mml:mtext>
                           
                        </mml:mtext>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:mfrac>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>∂</mml:mo>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>∂</mml:mo>
                            <mml:mi>μ</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mfrac>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mtext>
                           
                        </mml:mtext>
                        <mml:mtext>
                           
                        </mml:mtext>
                        <mml:mfrac>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>∂</mml:mo>
                            <mml:mi>v</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>∂</mml:mo>
                            <mml:mi>μ</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mfrac>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mo>∈</mml:mo>
                        <mml:mo>∂</mml:mo>
                        <mml:mi>Ω</mml:mi>
                        <mml:mtext>
                           
                        </mml:mtext>
                        <mml:mo>.</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                </mml:mtable>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Let Ω be a bounded domain in <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> with a smooth boundary <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mo> ∂ </mml:mo><mml:mi> Ω </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , and let <inline-formula><mml:math><mml:mi> μ </mml:mi></mml:math></inline-formula> denote the unit outward normal vector on the boundary. The variables <inline-formula><mml:math><mml:mi> u </mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mi> v </mml:mi></mml:math></inline-formula> represent the population densities of the prey and predator, respectively. The positive constants <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> d </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> d </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are their random diffusion coefficients. The advection term <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> ∇ </mml:mo><mml:mo> ⋅ </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> ∇ </mml:mo><mml:mi> v </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> models predator-taxis, describing the directed movement of the prey away from regions of high predator density. The coefficient <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> represents the prey’s sensitivity to predation risk. The same risk perception triggers a fear effect, which reduces the prey’s reproduction rate; this is captured in the term <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mi> u </mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> + </mml:mo><mml:msub><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mi> α </mml:mi><mml:mi> v </mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> scales the impact of fear on the birth rate <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . The parameter <inline-formula><mml:math><mml:mi> d </mml:mi></mml:math></inline-formula> signifies the natural mortality rate of the prey, and <inline-formula><mml:math><mml:mi> a </mml:mi></mml:math></inline-formula> is the intra-specific competition coefficient among prey. The expression <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi> p </mml:mi><mml:mi> u </mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> + </mml:mo><mml:mi> q </mml:mi><mml:mi> u </mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> denotes the Holling-II functional response of the predator. The term <inline-formula><mml:math><mml:mi> s </mml:mi></mml:math></inline-formula> represents</p>
      <p>the predator’s intrinsic growth rate, and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi> m </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi> v </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> r </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:mi> u </mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> indicates intra-specific competition among predators, where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> m </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ≥ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is a spatially dependent coefficient and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> r </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is a half-saturation constant for the prey-dependent carrying capacity. The term <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi> c </mml:mi><mml:mi> p </mml:mi><mml:mi> u </mml:mi><mml:mi> v </mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> + </mml:mo><mml:mi> q </mml:mi><mml:mi> u </mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> represents biomass conversion, with <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> c </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> being the conversion efficiency. The homogeneous Neumann boundary conditions signify that the system is isolated at the boundary.</p>
      <p>The novelty of this work with respect to the existing literature is twofold. While studies like [<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>] incorporate prey-taxis into the Holling-Tanner framework, and [<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>] -[<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>] analyze predator-taxis models, our work uniquely couples <italic>predator-taxis and fear effects</italic> through the same sensitivity coefficient <inline-formula><mml:math><mml:mi> α </mml:mi></mml:math></inline-formula> , which appears simultaneously in the cross-diffusion term <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> ∇ </mml:mo><mml:mo> ⋅ </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> ∇ </mml:mo><mml:mi> v </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and the fear-modified growth rate <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mi> u </mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> + </mml:mo><mml:msub><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mi> α </mml:mi><mml:mi> v </mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . This dual coupling creates a strongly nonlinear mathematical structure absent in all the aforementioned works. More importantly, unlike the constant-coefficient competition terms in [<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>][<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>]-[<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>], we introduce a spatially degenerate intra-specific competition coefficient <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> m </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for the predator. This degeneracy, characterized by <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> m </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ≡ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in a subregion <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , models a refuge scenario where predator competition completely vanishes locally. The vanishing of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> m </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> fundamentally alters the mathematical framework: it does not merely perturb a uniform state but gives rise to a new class of semi-trivial solutions and bifurcation structures, posing significant analytical challenges in establishing a priori bounds—a task that is central to our present analysis.</p>
      <p>For the spatially dependent parameter <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> m </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , we assume it exhibits degeneracy within the region Ω, specifically that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> m </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> satisfies </p>
      <disp-formula id="FD3">
        <label>(3)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>m</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>x</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>≡</mml:mo>
            <mml:mn>0</mml:mn>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>x</mml:mi>
            <mml:mo>∈</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>Ω</mml:mi>
                <mml:mo>¯</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>m</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>x</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>&gt;</mml:mo>
            <mml:mn>0</mml:mn>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>x</mml:mi>
            <mml:mo>∈</mml:mo>
            <mml:mover accent="true">
              <mml:mi>Ω</mml:mi>
              <mml:mo>¯</mml:mo>
            </mml:mover>
            <mml:mo>\</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>Ω</mml:mi>
                <mml:mo>¯</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:msub>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is a smooth closed subdomain within Ω. From a biological perspective, condition (3) indicates that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is a suitable subregion for the survival of the predator population, as the intra-specific competition pressure among predators completely vanishes in the subregion <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p>The strong coupling characteristics of the model (2) primarily stem from two key factors: first, the system includes the cross-diffusion term <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> ∇ </mml:mo><mml:mo> ⋅ </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> ∇ </mml:mo><mml:mi> v </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; and second, the taxis coefficient <inline-formula><mml:math><mml:mi> α </mml:mi></mml:math></inline-formula> appears simultaneously in the reaction term on the right-hand side of the equations. This dual association renders the model (2) a strongly coupled partial differential equation system, posing significant challenges for subsequent theoretical analysis.</p>
      <p>The main objective of this paper is to investigate the uniform boundedness, local bifurcation structure, and local asymptotic stability of the positive steady-state solutions of the aforementioned model. Specifically, we first establish a priori estimates for the positive solutions, from which we prove the uniform boundedness of the positive steady-state solutions. Next, taking the growth rate of the prey population <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as a bifurcation parameter, we utilize the Crandall-Rabinowitz local bifurcation theorem to analyze the existence of positive solution branches bifurcating from the semi-trivial solution curve, and further discuss the linear stability of the branching solutions.</p>
      <p>The primary contribution of this paper is a rigorous theoretical analysis, establishing uniform boundedness, existence via bifurcation, and local asymptotic stability for the positive steady-state solutions. We emphasize that the analytical thresholds derived herein—particularly the bifurcation parameter <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and the stability criteria—are not merely abstract mathematical conditions; ecologically, they delineate critical regimes for species coexistence. Specifically, when the prey growth rate <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> crosses the bifurcation point, the system transitions from a predator-free state to a coexistence state, thereby predicting the precise conditions under which both species can persist in the heterogeneous landscape. The local stability or instability of the bifurcating solution translates directly into ecological forecasts: a stable positive steady state corresponds to the formation of a stationary spatial pattern of coexistence, whereas instability signals the onset of cyclical population dynamics or localized extinctions, especially near the boundary of the predator refuge <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> where the degeneracy of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> m </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> takes effect. We acknowledge that this analytical work serves as a necessary theoretical foundation for subsequent numerical investigations. Without the a priori estimates and stability thresholds established here, any computational exploration of pattern formation would lack a solid mathematical basis, particularly given the degeneracy of the competition coefficient <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> m </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in the refuge region. The numerical visualization of these spatial patterns and the ecological implications of parameter variations will be addressed in our future work.</p>
    </sec>
    <sec id="sec2">
      <title>2. Existence and a Priori Estimates of Positive Solutions</title>
      <p>First, we define several symbols that will be used in the subsequent sections of this paper. Let <inline-formula><mml:math><mml:mi> T </mml:mi></mml:math></inline-formula> be a differential operator, <inline-formula><mml:math><mml:mi> ϕ </mml:mi></mml:math></inline-formula> be a Hölder continuous function on Ω, and <inline-formula><mml:math><mml:mi> d </mml:mi></mml:math></inline-formula> be a positive constant. Denote <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mi> D </mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ± </mml:mo><mml:mi> d </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> T </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:mi> ϕ </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> Ω </mml:mi></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> λ </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mi> N </mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ± </mml:mo><mml:mi> d </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> T </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:mi> ϕ </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> Ω </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as the first eigenvalues of the operator <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mo> ∓ </mml:mo><mml:mi> d </mml:mi><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mo> + </mml:mo><mml:mi> T </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:mi> ϕ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in the domain Ω under Dirichlet and Neumann boundary conditions, respectively. When <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> T </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> ϕ </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , we omit the operator <inline-formula><mml:math><mml:mi> T </mml:mi></mml:math></inline-formula> and the function <inline-formula><mml:math><mml:mi> ϕ </mml:mi></mml:math></inline-formula> , denoting <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mi> D </mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ± </mml:mo><mml:mi> d </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> Ω </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mi> D </mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ± </mml:mo><mml:mi> d </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> Ω </mml:mi></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> λ </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mi> N </mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ± </mml:mo><mml:mi> d </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> Ω </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mi> N </mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ± </mml:mo><mml:mi> d </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> Ω </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; when only <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> T </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , we omit the operator <inline-formula><mml:math><mml:mi> T </mml:mi></mml:math></inline-formula> , denoting <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mi> D </mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ± </mml:mo><mml:mi> d </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> ϕ </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> Ω </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mi> D </mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ± </mml:mo><mml:mi> d </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> + </mml:mo><mml:mi> ϕ </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> Ω </mml:mi></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> λ </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mi> N </mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ± </mml:mo><mml:mi> d </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> ϕ </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> Ω </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mi> N </mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ± </mml:mo><mml:mi> d </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> + </mml:mo><mml:mi> ϕ </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> Ω </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p>Furthermore, the norms in the spaces <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> L </mml:mi><mml:mi> p </mml:mi></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> p </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> C </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are defined as follows </p>
      <disp-formula id="FD4">
        <mml:math display="inline">
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>p</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mstyle displaystyle="true">
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mo>∫</mml:mo>
                          <mml:mi>Ω</mml:mi>
                        </mml:msub>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mo>(</mml:mo>
                                    <mml:mi>x</mml:mi>
                                    <mml:mo>)</mml:mo>
                                  </mml:mrow>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mi>p</mml:mi>
                          </mml:msup>
                          <mml:mtext>d</mml:mtext>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mstyle>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mo>/</mml:mo>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:msup>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>∞</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:munder>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>max</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>Ω</mml:mi>
                <mml:mo>¯</mml:mo>
              </mml:mover>
            </mml:munder>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>|</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>|</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>According to Theorem 2.2 (i) in [<xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>], when <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> s </mml:mi><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mi> D </mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> d </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , the boundary value problem </p>
      <disp-formula id="FD5">
        <label>(4)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>{</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mtable columnalign="left">
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>d</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mi>Δ</mml:mi>
                        <mml:mi>v</mml:mi>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:mi>s</mml:mi>
                        <mml:mi>v</mml:mi>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mfrac>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>m</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>x</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>v</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mi>r</mml:mi>
                        </mml:mfrac>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mo>∈</mml:mo>
                        <mml:mi>Ω</mml:mi>
                        <mml:mtext>
                           
                        </mml:mtext>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mo>∂</mml:mo>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                        </mml:msub>
                        <mml:mi>v</mml:mi>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mo>∈</mml:mo>
                        <mml:mo>∂</mml:mo>
                        <mml:mi>Ω</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                </mml:mtable>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>has a unique positive solution <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> v </mml:mi><mml:mi> s </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> d </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; when <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> s </mml:mi><mml:mo> ≥ </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mi> D </mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> d </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , there are no positive solutions to this problem, where the function <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> m </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> satisfies condition (3). This indicates that when <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:mi> s </mml:mi><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mi> D </mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> d </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , the model (2) has a semi-trivial solution <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> v </mml:mi><mml:mi> s </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> d </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Additionally, when <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mi> d </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , the model (2) also has another semi-trivial solution <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> − </mml:mo><mml:mi> d </mml:mi></mml:mrow><mml:mi> a </mml:mi></mml:mfrac><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , and for any parameter values, the model always has the trivial solution <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><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>Next, we will prove that </p>
      <disp-formula id="FD6">
        <label>(5)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>s</mml:mi>
            <mml:mo>&lt;</mml:mo>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>λ</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mi>D</mml:mi>
            </mml:msubsup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>d</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>Ω</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>is a necessary condition for the existence of positive solutions of the model (2), as stated in the following lemma. </p>
      <p><bold>Lemma 2.1</bold><italic>The model</italic>(2)<italic>has positive solutions only if</italic>(5)<italic>holds</italic>. </p>
      <p><italic>Proof</italic>. We use proof by contradiction. Assume that when <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi> s </mml:mi><mml:mo> ≥ </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mi> D </mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> d </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , the model (2) has a positive solution <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> v </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , then <inline-formula><mml:math><mml:mi> v </mml:mi></mml:math></inline-formula> must be an upper solution of the boundary value problem (4). Let <inline-formula><mml:math><mml:mi> φ </mml:mi></mml:math></inline-formula> be the eigenfunction corresponding to the eigenvalue <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mi> D </mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> d </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Extending <inline-formula><mml:math><mml:mi> φ </mml:mi></mml:math></inline-formula> to zero in the entire domain Ω, for sufficiently small <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> ϵ </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> ϵ </mml:mi><mml:mi> φ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> serves as a lower solution for the boundary value problem (4). By the method of upper and lower solutions for elliptic equations, there must exist a non-negative solution between the lower solution <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> ϵ </mml:mi><mml:mi> φ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and the upper solution <inline-formula><mml:math><mml:mi> v </mml:mi></mml:math></inline-formula> , which is strictly positive in the interior of the domain Ω. This indicates that the boundary value problem (4) has a positive solution, contradicting the conclusion of Theorem 2.2 (i) in [<xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>] (which states that when <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> s </mml:mi><mml:mo> ≥ </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mi> D </mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> d </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , the boundary value problem (4) has no positive solutions). Therefore, the assumption is false, and the original conclusion is proved. </p>
      <p>From Lemma 2.1, we conclude that condition (5) is necessary for the existence of positive solutions of the model (2). Hence, in the subsequent content of this paper, we will always assume that condition (5) holds. </p>
      <p><bold>Theorem 2.2</bold><italic>Let</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> a </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> M </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> d </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>be given positive constants satisfying the condition</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> s </mml:mi><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mi> D </mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> d </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . <italic>Then</italic>, <italic>when the parameter</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>satisfies</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:msub><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:mi> a </mml:mi><mml:mi> M </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:mi> d </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <italic>there exists a positive constant</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> W </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> W </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> M </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>that depends only on</italic><inline-formula><mml:math><mml:mi> M </mml:mi></mml:math></inline-formula> , <italic>such that any</italic><italic>positive solution</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> v </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>of the model</italic>(2)<italic>satisfies</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> ‖ </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:msub><mml:mo> + </mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> ‖ </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:msub><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mi> W </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . </p>
      <p><italic>Proof</italic>. We employ a proof by contradiction. Assume that the conclusion does not hold. Then there exists a sequence <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mi> n </mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> such that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mi> n </mml:mi></mml:msubsup><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:mi> a </mml:mi><mml:mi> M </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:mi> d </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , for which there exist positive solutions <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> v </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of the model (2) satisfying </p>
      <disp-formula id="FD7">
        <label>(6)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>∞</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>v</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>∞</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>→</mml:mo>
            <mml:mi>∞</mml:mi>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>n</mml:mi>
            <mml:mo>→</mml:mo>
            <mml:mi>∞</mml:mi>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>From the first equation of the model (2), <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> satisfies </p>
      <disp-formula id="FD8">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>d</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mi>Δ</mml:mi>
            <mml:msub>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mi>n</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mi>α</mml:mi>
            <mml:mo>∇</mml:mo>
            <mml:mo>⋅</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>u</mml:mi>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mo>∇</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>v</mml:mi>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>r</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                </mml:msubsup>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>u</mml:mi>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mi>α</mml:mi>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>v</mml:mi>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mi>d</mml:mi>
            <mml:msub>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mi>n</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mi>a</mml:mi>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mi>n</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>p</mml:mi>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>u</mml:mi>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>v</mml:mi>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mi>q</mml:mi>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>u</mml:mi>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>x</mml:mi>
            <mml:mo>∈</mml:mo>
            <mml:mi>Ω</mml:mi>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Noting that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mi> n </mml:mi></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> + </mml:mo><mml:msub><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mi> α </mml:mi><mml:msub><mml:mi> v </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mi> n </mml:mi></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi> p </mml:mi><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi> v </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> + </mml:mo><mml:mi> q </mml:mi><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo> ≥ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , we obtain </p>
      <disp-formula id="FD9">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>d</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mtext>Δ</mml:mtext>
            <mml:msub>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mi>n</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mi>α</mml:mi>
            <mml:mo>∇</mml:mo>
            <mml:mo>⋅</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>u</mml:mi>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mo>∇</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>v</mml:mi>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>r</mml:mi>
              <mml:mn>0</mml:mn>
              <mml:mi>n</mml:mi>
            </mml:msubsup>
            <mml:msub>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mi>n</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mi>d</mml:mi>
            <mml:msub>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mi>n</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mi>a</mml:mi>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mi>n</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> U </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> be the positive solution of the ordinary differential equation <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mi> n </mml:mi></mml:msubsup><mml:mi> U </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo><mml:mi> d </mml:mi><mml:mi> U </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo><mml:mi> a </mml:mi><mml:msup><mml:mi> U </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , which is given by <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> U </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mi> n </mml:mi></mml:msubsup><mml:mo> − </mml:mo><mml:mi> d </mml:mi></mml:mrow><mml:mi> a </mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . By the maximum principle for elliptic equations, we find that </p>
      <disp-formula id="FD10">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mi>n</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:msub>
              <mml:mi>U</mml:mi>
              <mml:mi>n</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>r</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mi>d</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>a</mml:mi>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>a</mml:mi>
                <mml:mi>M</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mi>d</mml:mi>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mi>d</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>a</mml:mi>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mi>M</mml:mi>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mo>∀</mml:mo>
            <mml:mi>x</mml:mi>
            <mml:mo>∈</mml:mo>
            <mml:mi>Ω</mml:mi>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Thus, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:msub><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mi> M </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , which indicates that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is uniformly bounded. Combining this with equation (6), we conclude that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> v </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:msub><mml:mo> → </mml:mo><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p>Define <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> ^ </mml:mo></mml:mover><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> v </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> v </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Dividing both sides of the second equation of the model (2) by <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> v </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , we find that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> ^ </mml:mo></mml:mover><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> satisfies </p>
      <disp-formula id="FD11">
        <label>(7)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>d</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mi>Δ</mml:mi>
            <mml:msub>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>v</mml:mi>
                <mml:mo>^</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mi>n</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>v</mml:mi>
                <mml:mo>^</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mi>n</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>s</mml:mi>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>m</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mover accent="true">
                        <mml:mi>v</mml:mi>
                        <mml:mo>^</mml:mo>
                      </mml:mover>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:msub>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>‖</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>v</mml:mi>
                              <mml:mi>n</mml:mi>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>‖</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mi>∞</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>r</mml:mi>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>c</mml:mi>
                    <mml:mi>p</mml:mi>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mi>q</mml:mi>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>x</mml:mi>
            <mml:mo>∈</mml:mo>
            <mml:mi>Ω</mml:mi>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:msub>
              <mml:mo>∂</mml:mo>
              <mml:mi>μ</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:msub>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>v</mml:mi>
                <mml:mo>^</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mi>n</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mn>0</mml:mn>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>x</mml:mi>
            <mml:mo>∈</mml:mo>
            <mml:mo>∂</mml:mo>
            <mml:mi>Ω</mml:mi>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Since <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> m </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ≥ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> ^ </mml:mo></mml:mover><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub><mml:mo> ≥ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> v </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:msub><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> r </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , it follows that </p>
      <disp-formula id="FD12">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>m</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>v</mml:mi>
                    <mml:mo>^</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>‖</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>v</mml:mi>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>‖</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>∞</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>r</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>u</mml:mi>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:mn>0.</mml:mn>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Moreover, since <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> + </mml:mo><mml:mi> q </mml:mi><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:mfrac><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mi> q </mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , we have </p>
      <disp-formula id="FD13">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>d</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mtext>Δ</mml:mtext>
            <mml:msub>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>v</mml:mi>
                <mml:mo>^</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mi>n</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>&lt;</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>s</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>c</mml:mi>
                    <mml:mi>p</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>q</mml:mi>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>v</mml:mi>
                <mml:mo>^</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mi>n</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Multiplying both sides of this inequality by <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> ^ </mml:mo></mml:mover><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and integrating over Ω using integration by parts yields </p>
      <disp-formula id="FD14">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>d</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mi>Ω</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>∇</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mover accent="true">
                              <mml:mi>v</mml:mi>
                              <mml:mo>^</mml:mo>
                            </mml:mover>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>&lt;</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>s</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>c</mml:mi>
                    <mml:mi>p</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>q</mml:mi>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mi>Ω</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mover accent="true">
                      <mml:mi>v</mml:mi>
                      <mml:mo>^</mml:mo>
                    </mml:mover>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msubsup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Adding <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mo> ∫ </mml:mo><mml:mi> Ω </mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mover accent="true"><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> ^ </mml:mo></mml:mover><mml:mi> n </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msubsup><mml:mtext> d </mml:mtext><mml:mi> x </mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to both sides, and noting that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> ^ </mml:mo></mml:mover><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> implies <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mo> ∫ </mml:mo><mml:mi> Ω </mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mover accent="true"><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> ^ </mml:mo></mml:mover><mml:mi> n </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msubsup><mml:mtext> d </mml:mtext><mml:mi> x </mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> | </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, we obtain </p>
      <disp-formula id="FD15">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>d</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mi>Ω</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>∇</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mover accent="true">
                              <mml:mi>v</mml:mi>
                              <mml:mo>^</mml:mo>
                            </mml:mover>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mi>Ω</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mover accent="true">
                      <mml:mi>v</mml:mi>
                      <mml:mo>^</mml:mo>
                    </mml:mover>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msubsup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>s</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>c</mml:mi>
                    <mml:mi>p</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>q</mml:mi>
                </mml:mfrac>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>|</mml:mo>
              <mml:mi>Ω</mml:mi>
              <mml:mo>|</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>This shows that the sequence <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> ^ </mml:mo></mml:mover><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is uniformly bounded in <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> H </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Therefore, there exists a subsequence (still denoted as <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> ^ </mml:mo></mml:mover><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ) and a function <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> ^ </mml:mo></mml:mover><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> H </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> such that </p>
      <disp-formula id="FD16">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>v</mml:mi>
                <mml:mo>^</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mi>n</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>⇀</mml:mo>
            <mml:mover accent="true">
              <mml:mi>v</mml:mi>
              <mml:mo>^</mml:mo>
            </mml:mover>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>weakly</mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>in</mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:msup>
              <mml:mi>H</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>Ω</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:msub>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>v</mml:mi>
                <mml:mo>^</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mi>n</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>→</mml:mo>
            <mml:mover accent="true">
              <mml:mi>v</mml:mi>
              <mml:mo>^</mml:mo>
            </mml:mover>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>strongly</mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>in</mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:msup>
              <mml:mi>L</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>Ω</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>From <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> ^ </mml:mo></mml:mover><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and the strong convergence, using the argument in Proposition 4.1 from [<xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>], we can deduce that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> ^ </mml:mo></mml:mover><mml:menclose notation="updiagonalstrike"><mml:mo> ≡ </mml:mo></mml:menclose><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> holds in <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> , and it is evident that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> ^ </mml:mo></mml:mover><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p>Next, we will prove that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> ^ </mml:mo></mml:mover><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> holds almost everywhere in <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> \ </mml:mo><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Multiplying both sides of equation (7) by <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> ^ </mml:mo></mml:mover><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and integrating over Ω gives us </p>
      <disp-formula id="FD17">
        <label>(8)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>v</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>∞</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mi>Ω</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>m</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>r</mml:mi>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mfrac>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mover accent="true">
                      <mml:mi>v</mml:mi>
                      <mml:mo>^</mml:mo>
                    </mml:mover>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                    <mml:mn>3</mml:mn>
                  </mml:msubsup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mi>Ω</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>s</mml:mi>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>c</mml:mi>
                          <mml:mi>p</mml:mi>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                          <mml:mo>+</mml:mo>
                          <mml:mi>q</mml:mi>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mfrac>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mover accent="true">
                      <mml:mi>v</mml:mi>
                      <mml:mo>^</mml:mo>
                    </mml:mover>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msubsup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>d</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mi>Ω</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>∇</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mover accent="true">
                              <mml:mi>v</mml:mi>
                              <mml:mo>^</mml:mo>
                            </mml:mover>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Since <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> ^ </mml:mo></mml:mover><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is bounded in <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> H </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:msub><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mi> M </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , the right-hand side of Equation (8) is uniformly bounded with respect to <inline-formula><mml:math><mml:mi> n </mml:mi></mml:math></inline-formula> . Given that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> v </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:msub><mml:mo> → </mml:mo><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , it follows that the left-hand side must tend to zero </p>
      <disp-formula id="FD18">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:munder>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>lim</mml:mtext>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>n</mml:mi>
                <mml:mo>→</mml:mo>
                <mml:mi>∞</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:munder>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mi>Ω</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>m</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>r</mml:mi>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mfrac>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mover accent="true">
                      <mml:mi>v</mml:mi>
                      <mml:mo>^</mml:mo>
                    </mml:mover>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                    <mml:mn>3</mml:mn>
                  </mml:msubsup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mn>0.</mml:mn>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Due to the boundedness of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , there exists a subsequence such that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub><mml:mo> → </mml:mo><mml:msup><mml:mi> u </mml:mi><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> weakly in <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> L </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Combining this with the strong convergence of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> ^ </mml:mo></mml:mover><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , we take the limit to obtain </p>
      <disp-formula id="FD19">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mi>Ω</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>m</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>r</mml:mi>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mtext>*</mml:mtext>
                      </mml:msup>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mfrac>
                  <mml:msup>
                    <mml:mover accent="true">
                      <mml:mi>v</mml:mi>
                      <mml:mo>^</mml:mo>
                    </mml:mover>
                    <mml:mn>3</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mn>0.</mml:mn>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Since <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> m </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> \ </mml:mo><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> r </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:msup><mml:mi> u </mml:mi><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msup><mml:mo> ≥ </mml:mo><mml:mi> r </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , we conclude that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> ^ </mml:mo></mml:mover><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> holds almost everywhere in <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> \ </mml:mo><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p>Now consider the region <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Since <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> m </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ≡ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> on <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , Equation (7) simplifies in <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to </p>
      <disp-formula id="FD20">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>d</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mi>Δ</mml:mi>
            <mml:msub>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>v</mml:mi>
                <mml:mo>^</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mi>n</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>s</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>c</mml:mi>
                    <mml:mi>p</mml:mi>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mi>q</mml:mi>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>v</mml:mi>
                <mml:mo>^</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mi>n</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>x</mml:mi>
            <mml:mo>∈</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>Ω</mml:mi>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Multiplying this equation by a test function <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> φ </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and integrating over <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , we obtain </p>
      <disp-formula id="FD21">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>d</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>Ω</mml:mi>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∇</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mover accent="true">
                      <mml:mi>v</mml:mi>
                      <mml:mo>^</mml:mo>
                    </mml:mover>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>⋅</mml:mo>
                  <mml:mo>∇</mml:mo>
                  <mml:mi>φ</mml:mi>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>Ω</mml:mi>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>s</mml:mi>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>c</mml:mi>
                          <mml:mi>p</mml:mi>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                          <mml:mo>+</mml:mo>
                          <mml:mi>q</mml:mi>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mfrac>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mover accent="true">
                      <mml:mi>v</mml:mi>
                      <mml:mo>^</mml:mo>
                    </mml:mover>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mi>φ</mml:mi>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Taking the limit as <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and using the weak convergence of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> ^ </mml:mo></mml:mover><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> along with the boundedness of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , we find that multiplying both sides by the test function <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> φ </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> yields </p>
      <disp-formula id="FD22">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>d</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>Ω</mml:mi>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∇</mml:mo>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>v</mml:mi>
                    <mml:mo>^</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mo>⋅</mml:mo>
                  <mml:mo>∇</mml:mo>
                  <mml:mi>φ</mml:mi>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>Ω</mml:mi>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>s</mml:mi>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>c</mml:mi>
                          <mml:mi>p</mml:mi>
                          <mml:msup>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mtext>*</mml:mtext>
                          </mml:msup>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                          <mml:mo>+</mml:mo>
                          <mml:mi>q</mml:mi>
                          <mml:msup>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mtext>*</mml:mtext>
                          </mml:msup>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mfrac>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>v</mml:mi>
                    <mml:mo>^</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mi>φ</mml:mi>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>This indicates that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> ^ </mml:mo></mml:mover><mml:mo> | </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> H </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is a non-negative weak solution of the equation </p>
      <disp-formula id="FD23">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>d</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mi>Δ</mml:mi>
            <mml:mover accent="true">
              <mml:mi>v</mml:mi>
              <mml:mo>^</mml:mo>
            </mml:mover>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>s</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>c</mml:mi>
                    <mml:mi>p</mml:mi>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                      <mml:mo>*</mml:mo>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mi>q</mml:mi>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                      <mml:mo>*</mml:mo>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mover accent="true">
              <mml:mi>v</mml:mi>
              <mml:mo>^</mml:mo>
            </mml:mover>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>x</mml:mi>
            <mml:mo>∈</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>Ω</mml:mi>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Since <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> ^ </mml:mo></mml:mover><mml:menclose notation="updiagonalstrike"><mml:mo> ≡ </mml:mo></mml:menclose><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> ^ </mml:mo></mml:mover><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> \ </mml:mo><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , it must be that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> ^ </mml:mo></mml:mover><mml:mo> | </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:menclose notation="updiagonalstrike"><mml:mo> ≡ </mml:mo></mml:menclose><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . By the Krein–Rutman theorem, <inline-formula><mml:math><mml:mi> s </mml:mi></mml:math></inline-formula> must be the principal eigenvalue of the operator <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:msub><mml:mi> d </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mo> − </mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi> c </mml:mi><mml:mi> p </mml:mi><mml:msup><mml:mi> u </mml:mi><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> + </mml:mo><mml:mi> q </mml:mi><mml:msup><mml:mi> u </mml:mi><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> on <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> with homogeneous Dirichlet boundary conditions, <italic>i.e.</italic>, </p>
      <disp-formula id="FD24">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>s</mml:mi>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>λ</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mi>D</mml:mi>
            </mml:msubsup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>d</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>c</mml:mi>
                    <mml:mi>p</mml:mi>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                      <mml:mo>*</mml:mo>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mi>q</mml:mi>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                      <mml:mo>*</mml:mo>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>Ω</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Since <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> u </mml:mi><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msup><mml:mo> ≥ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , we have <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi> c </mml:mi><mml:mi> p </mml:mi><mml:msup><mml:mi> u </mml:mi><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> + </mml:mo><mml:mi> q </mml:mi><mml:msup><mml:mi> u </mml:mi><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . By the monotonicity of eigenvalues with respect to potential functions, we obtain </p>
      <disp-formula id="FD25">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>λ</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mi>D</mml:mi>
            </mml:msubsup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>d</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>c</mml:mi>
                    <mml:mi>p</mml:mi>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                      <mml:mo>*</mml:mo>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mi>q</mml:mi>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                      <mml:mo>*</mml:mo>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>Ω</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>≥</mml:mo>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>λ</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mi>D</mml:mi>
            </mml:msubsup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>d</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mn>0</mml:mn>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>Ω</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>λ</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mi>D</mml:mi>
            </mml:msubsup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>d</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>Ω</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Thus, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> s </mml:mi><mml:mo> ≥ </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mi> D </mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> d </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , which contradicts the assumption of the theorem that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> s </mml:mi><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mi> D </mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> d </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . This contradiction indicates that the assumption made in the proof by contradiction is false, thereby proving the original statement. </p>
    </sec>
    <sec id="sec3">
      <title>3. Local Bifurcation Structure and Stability of Local Bifurcation Solutions</title>
      <p>In this subsection, we take <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as the bifurcation parameter and, using the local bifurcation theory proposed by Crandall and Rabinowitz [<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>], we study the local bifurcation structure of positive solutions of model (2) starting from the semi-trivial solutions <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> − </mml:mo><mml:mi> d </mml:mi></mml:mrow><mml:mi> a </mml:mi></mml:mfrac><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> v </mml:mi><mml:mi> s </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> d </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , as well as the stability of these local bifurcation solutions.</p>
      <p>Now, we investigate the local bifurcation phenomena of model (2). First, we introduce the function </p>
      <disp-formula id="FD26">
        <mml:math display="inline">
          <mml:mrow>
            <mml:mi>τ</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>r</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>λ</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mi>N</mml:mi>
            </mml:msubsup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>d</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>α</mml:mi>
                <mml:mo>∇</mml:mo>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>v</mml:mi>
                  <mml:mi>s</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>d</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>∇</mml:mo>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mi>α</mml:mi>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mi>Δ</mml:mi>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>v</mml:mi>
                  <mml:mi>s</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>d</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>r</mml:mi>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mi>α</mml:mi>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>v</mml:mi>
                      <mml:mi>s</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>d</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mi>p</mml:mi>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>v</mml:mi>
                  <mml:mi>s</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>d</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>Ω</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:mi> s </mml:mi><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mi> D </mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> d </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mo> + </mml:mo><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Since <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> + </mml:mo><mml:msub><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mi> α </mml:mi><mml:msubsup><mml:mi> v </mml:mi><mml:mi> s </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> d </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , we know that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> τ </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is continuous and strictly increasing with respect to <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Using a reasoning similar to Theorem 2.1 in [<xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>] and combining standard regularity theory for elliptic equations, Sobolev embedding theorem, and the boundary smoothness assumption <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mo> ∂ </mml:mo><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> C </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mo> + </mml:mo><mml:mi> ϵ </mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:mi> ϵ </mml:mi><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , we can show that there exists a constant <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> M </mml:mi><mml:mo> ∘ </mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> such that any positive solution <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> v </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> × </mml:mo><mml:msup><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of model (2) satisfies </p>
      <disp-formula id="FD27">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:munder>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>max</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>Ω</mml:mi>
                <mml:mo>¯</mml:mo>
              </mml:mover>
            </mml:munder>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>{</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <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:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>C</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>‖</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>∇</mml:mo>
                        <mml:mi>v</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>‖</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>C</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>‖</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>Δ</mml:mi>
                        <mml:mi>v</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>‖</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>C</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>}</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mi>M</mml:mi>
              <mml:mo>∘</mml:mo>
            </mml:msup>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Furthermore, assuming there exists a parameter <inline-formula><mml:math><mml:mi> d </mml:mi></mml:math></inline-formula> such that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> τ </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> d </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:mi> d </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , regardless of whether <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> τ </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> d </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> τ </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> d </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , or <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> τ </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> d </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , there exists a unique <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mrow><mml:mtext> ** </mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mo> + </mml:mo><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> such that </p>
      <disp-formula id="FD28">
        <label>(9)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>τ</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>r</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>*</mml:mo>
                    <mml:mo>*</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>λ</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mi>N</mml:mi>
            </mml:msubsup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>d</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>α</mml:mi>
                <mml:mo>∇</mml:mo>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>v</mml:mi>
                  <mml:mi>s</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>d</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>∇</mml:mo>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mi>α</mml:mi>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mi>Δ</mml:mi>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>v</mml:mi>
                  <mml:mi>s</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>d</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>r</mml:mi>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mi>α</mml:mi>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>v</mml:mi>
                      <mml:mi>s</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>d</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mi>p</mml:mi>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>v</mml:mi>
                  <mml:mi>s</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>d</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>Ω</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mi>d</mml:mi>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mi> N </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , define the function spaces <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> X </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> W </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> p </mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> × </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> W </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> p </mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> Y </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:msup><mml:mi> L </mml:mi><mml:mi> p </mml:mi></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> × </mml:mo><mml:msup><mml:mi> L </mml:mi><mml:mi> p </mml:mi></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , where</p>
      <disp-formula id="FD29">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>W</mml:mi>
              <mml:mi>n</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>p</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:msubsup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>Ω</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>{</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mo>∈</mml:mo>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>W</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>p</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>Ω</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>:</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mn>0</mml:mn>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>x</mml:mi>
                <mml:mo>∈</mml:mo>
                <mml:mo>∂</mml:mo>
                <mml:mi>Ω</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>}</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Model (2) has two semi-trivial solution curves <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Θ </mml:mi><mml:mi> u </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Θ </mml:mi><mml:mi> v </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , which are given by </p>
      <disp-formula id="FD30">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>Θ</mml:mi>
              <mml:mi>u</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>{</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>r</mml:mi>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>v</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>:</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>r</mml:mi>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>r</mml:mi>
                              <mml:mn>0</mml:mn>
                            </mml:msub>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mi>d</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>/</mml:mo>
                      <mml:mi>a</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>:</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>r</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>&gt;</mml:mo>
                <mml:mi>d</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>}</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:msub>
              <mml:mi>Θ</mml:mi>
              <mml:mi>v</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>{</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>r</mml:mi>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>v</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>:</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>r</mml:mi>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>v</mml:mi>
                      <mml:mi>s</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>d</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>:</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>r</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>&gt;</mml:mo>
                <mml:mn>0</mml:mn>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>}</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Next, we separately study the local bifurcation structure of positive solutions of model (2) from the semi-trivial solution curves <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Θ </mml:mi><mml:mi> u </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Θ </mml:mi><mml:mi> v </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p><bold>Theorem 3.1</bold><italic>Let</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> * </mml:mo></mml:msubsup><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> d </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi> s </mml:mi><mml:mi> a </mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> c </mml:mi><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:mi> s </mml:mi><mml:mi> q </mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <italic>and</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mrow><mml:mo> * </mml:mo><mml:mo> * </mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>be given by</italic>(9). <italic>The following conclusions hold</italic></p>
      <p>If <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi> c </mml:mi><mml:mi> p </mml:mi></mml:mrow><mml:mi> q </mml:mi></mml:mfrac><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:mi> s </mml:mi><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , then the sufficient and necessary condition for the model (2) to produce a positive solution branch from the semi-trivial solution branch <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Θ </mml:mi><mml:mi> u </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Furthermore, all positive solutions of model (2) in the neighborhood of the point <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msubsup><mml:mo> − </mml:mo><mml:mi> d </mml:mi></mml:mrow><mml:mi> a </mml:mi></mml:mfrac><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mo> × </mml:mo><mml:mi> X </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> lie on a smooth curve <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , expressed as </p>
      <disp-formula id="FD31">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>θ</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>{</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>r</mml:mi>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>θ</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>θ</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>v</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>θ</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>r</mml:mi>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                      <mml:mo>*</mml:mo>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mi>θ</mml:mi>
                    <mml:msub>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>r</mml:mi>
                        <mml:mo>′</mml:mo>
                      </mml:msup>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mi>o</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                          <mml:mi>θ</mml:mi>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mfrac>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>r</mml:mi>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                          <mml:mo>*</mml:mo>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mi>d</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mi>a</mml:mi>
                    </mml:mfrac>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mi>θ</mml:mi>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                      <mml:mo>*</mml:mo>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mi>o</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                          <mml:mi>θ</mml:mi>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>θ</mml:mi>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>ψ</mml:mi>
                      <mml:mo>*</mml:mo>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mi>o</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                          <mml:mi>θ</mml:mi>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>:</mml:mo>
                <mml:mn>0</mml:mn>
                <mml:mo>&lt;</mml:mo>
                <mml:mi>θ</mml:mi>
                <mml:mo>&lt;</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>}</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is a constant, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ϕ </mml:mi><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ψ </mml:mi><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are determined functions in the space <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> W </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> p </mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:msup><mml:mi> r </mml:mi><mml:mo> ′ </mml:mo></mml:msup><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is defined as </p>
      <disp-formula id="FD32">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:msup>
                <mml:mi>r</mml:mi>
                <mml:mo>′</mml:mo>
              </mml:msup>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mi>Ω</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mfrac>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mi>m</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mi>x</mml:mi>
                                <mml:mo>)</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mi>r</mml:mi>
                              <mml:mo>+</mml:mo>
                              <mml:mfrac>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msubsup>
                                    <mml:mi>r</mml:mi>
                                    <mml:mn>0</mml:mn>
                                    <mml:mtext>*</mml:mtext>
                                  </mml:msubsup>
                                  <mml:mo>−</mml:mo>
                                  <mml:mi>d</mml:mi>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mi>a</mml:mi>
                              </mml:mfrac>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mfrac>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mi>ψ</mml:mi>
                            <mml:mtext>*</mml:mtext>
                            <mml:mn>3</mml:mn>
                          </mml:msubsup>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:mfrac>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mi>c</mml:mi>
                              <mml:mi>p</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msup>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mo>(</mml:mo>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:mn>1</mml:mn>
                                      <mml:mo>+</mml:mo>
                                      <mml:mi>q</mml:mi>
                                      <mml:mfrac>
                                        <mml:mrow>
                                          <mml:msubsup>
                                            <mml:mi>r</mml:mi>
                                            <mml:mn>0</mml:mn>
                                            <mml:mtext>*</mml:mtext>
                                          </mml:msubsup>
                                          <mml:mo>−</mml:mo>
                                          <mml:mi>d</mml:mi>
                                        </mml:mrow>
                                        <mml:mi>a</mml:mi>
                                      </mml:mfrac>
                                    </mml:mrow>
                                    <mml:mo>)</mml:mo>
                                  </mml:mrow>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msup>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mfrac>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                            <mml:mtext>*</mml:mtext>
                          </mml:msub>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mi>ψ</mml:mi>
                            <mml:mtext>*</mml:mtext>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msubsup>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mi>Ω</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>c</mml:mi>
                          <mml:mi>p</mml:mi>
                          <mml:mi>a</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mi>a</mml:mi>
                                  <mml:mo>+</mml:mo>
                                  <mml:mi>q</mml:mi>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mo>(</mml:mo>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:msubsup>
                                        <mml:mi>r</mml:mi>
                                        <mml:mn>0</mml:mn>
                                        <mml:mtext>*</mml:mtext>
                                      </mml:msubsup>
                                      <mml:mo>−</mml:mo>
                                      <mml:mi>d</mml:mi>
                                    </mml:mrow>
                                    <mml:mo>)</mml:mo>
                                  </mml:mrow>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>)</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msup>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mfrac>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>ψ</mml:mi>
                        <mml:mtext>*</mml:mtext>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Additionally, when <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> ˜ </mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , the solution branch <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at the point <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msubsup><mml:mo> − </mml:mo><mml:mi> d </mml:mi></mml:mrow><mml:mi> a </mml:mi></mml:mfrac><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> undergoes a supercritical bifurcation; when <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> ˜ </mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , this bifurcation is subcritical, where the critical parameter <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> ˜ </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> satisfies </p>
      <disp-formula id="FD33">
        <mml:math display="inline">
          <mml:mrow>
            <mml:mover accent="true">
              <mml:mi>p</mml:mi>
              <mml:mo>˜</mml:mo>
            </mml:mover>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mi>Ω</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>m</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                          <mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mn>1</mml:mn>
                                  <mml:mo>+</mml:mo>
                                  <mml:mi>q</mml:mi>
                                  <mml:mfrac>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:msubsup>
                                        <mml:mi>r</mml:mi>
                                        <mml:mn>0</mml:mn>
                                        <mml:mtext>*</mml:mtext>
                                      </mml:msubsup>
                                      <mml:mo>−</mml:mo>
                                      <mml:mi>d</mml:mi>
                                    </mml:mrow>
                                    <mml:mi>a</mml:mi>
                                  </mml:mfrac>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>)</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msup>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>r</mml:mi>
                          <mml:mo>+</mml:mo>
                          <mml:mfrac>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msubsup>
                                <mml:mi>r</mml:mi>
                                <mml:mn>0</mml:mn>
                                <mml:mtext>*</mml:mtext>
                              </mml:msubsup>
                              <mml:mo>−</mml:mo>
                              <mml:mi>d</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mi>a</mml:mi>
                          </mml:mfrac>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mfrac>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>ψ</mml:mi>
                        <mml:mtext>*</mml:mtext>
                        <mml:mn>3</mml:mn>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mi>Ω</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>c</mml:mi>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                        <mml:mtext>*</mml:mtext>
                      </mml:msub>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>ψ</mml:mi>
                        <mml:mtext>*</mml:mtext>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>If <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:mi> s </mml:mi><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mi> D </mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> d </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , then the sufficient and necessary condition for the model (2) to produce a positive solution branch from the semi-trivial solution branch <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Θ </mml:mi><mml:mi> v </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mrow><mml:mtext> ** </mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Furthermore, all positive solutions of model (2) in the neighborhood of the point <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mrow><mml:mtext> ** </mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> v </mml:mi><mml:mi> s </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> d </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mo> × </mml:mo><mml:mi> X </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> lie on a smooth curve <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , expressed as </p>
      <disp-formula id="FD34">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>θ</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>{</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>r</mml:mi>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>θ</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>θ</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>v</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>θ</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>r</mml:mi>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mtext>**</mml:mtext>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mi>θ</mml:mi>
                    <mml:msub>
                      <mml:msup>
                        <mml:mover accent="true">
                          <mml:mi>r</mml:mi>
                          <mml:mo>^</mml:mo>
                        </mml:mover>
                        <mml:mo>′</mml:mo>
                      </mml:msup>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mi>o</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                          <mml:mi>θ</mml:mi>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>θ</mml:mi>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mtext>**</mml:mtext>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mi>o</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                          <mml:mi>θ</mml:mi>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>v</mml:mi>
                      <mml:mi>s</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>d</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mi>θ</mml:mi>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>ψ</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mtext>**</mml:mtext>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mi>o</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                          <mml:mi>θ</mml:mi>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>:</mml:mo>
                <mml:mn>0</mml:mn>
                <mml:mo>&lt;</mml:mo>
                <mml:mi>θ</mml:mi>
                <mml:mo>&lt;</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>}</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is a constant, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ϕ </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> ** </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ψ </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> ** </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are determined functions in the space <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> W </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> p </mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi> r </mml:mi><mml:mo> ^ </mml:mo></mml:mover><mml:mo> ′ </mml:mo></mml:msup><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is defined as </p>
      <disp-formula id="FD35">
        <mml:math display="inline">
          <mml:mtable>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:msub>
                  <mml:msup>
                    <mml:mover accent="true">
                      <mml:mi>r</mml:mi>
                      <mml:mo>^</mml:mo>
                    </mml:mover>
                    <mml:mo>′</mml:mo>
                  </mml:msup>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mstyle displaystyle="true">
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mo>∫</mml:mo>
                          <mml:mi>Ω</mml:mi>
                        </mml:msub>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mi>a</mml:mi>
                                  <mml:mo>−</mml:mo>
                                  <mml:mi>p</mml:mi>
                                  <mml:mi>q</mml:mi>
                                  <mml:msubsup>
                                    <mml:mi>v</mml:mi>
                                    <mml:mi>s</mml:mi>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:msub>
                                        <mml:mi>d</mml:mi>
                                        <mml:mn>2</mml:mn>
                                      </mml:msub>
                                    </mml:mrow>
                                  </mml:msubsup>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>)</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                              <mml:msubsup>
                                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>*</mml:mo>
                                  <mml:mo>*</mml:mo>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mn>3</mml:mn>
                              </mml:msubsup>
                              <mml:mo>−</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mi>α</mml:mi>
                                  <mml:mtext>
                                     
                                  </mml:mtext>
                                  <mml:mo>∇</mml:mo>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:mo>*</mml:mo>
                                      <mml:mo>*</mml:mo>
                                    </mml:mrow>
                                  </mml:msub>
                                  <mml:mo>∇</mml:mo>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>ψ</mml:mi>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:mo>*</mml:mo>
                                      <mml:mo>*</mml:mo>
                                    </mml:mrow>
                                  </mml:msub>
                                  <mml:mo>+</mml:mo>
                                  <mml:mi>α</mml:mi>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:mo>*</mml:mo>
                                      <mml:mo>*</mml:mo>
                                    </mml:mrow>
                                  </mml:msub>
                                  <mml:mi>Δ</mml:mi>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>ψ</mml:mi>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:mo>*</mml:mo>
                                      <mml:mo>*</mml:mo>
                                    </mml:mrow>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>)</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>*</mml:mo>
                                  <mml:mo>*</mml:mo>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msub>
                              <mml:mtable>
                                <mml:mtr>
                                  <mml:mtd>
                                    <mml:mtext>
                                       
                                    </mml:mtext>
                                  </mml:mtd>
                                </mml:mtr>
                                <mml:mtr>
                                  <mml:mtd>
                                    <mml:mtext>
                                       
                                    </mml:mtext>
                                  </mml:mtd>
                                </mml:mtr>
                                <mml:mtr>
                                  <mml:mtd>
                                    <mml:mtext>
                                       
                                    </mml:mtext>
                                  </mml:mtd>
                                </mml:mtr>
                              </mml:mtable>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mstyle>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mfrac>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:msubsup>
                                      <mml:mi>r</mml:mi>
                                      <mml:mn>0</mml:mn>
                                      <mml:mrow>
                                        <mml:mo>*</mml:mo>
                                        <mml:mo>*</mml:mo>
                                      </mml:mrow>
                                    </mml:msubsup>
                                    <mml:msub>
                                      <mml:mi>k</mml:mi>
                                      <mml:mn>0</mml:mn>
                                    </mml:msub>
                                    <mml:mi>α</mml:mi>
                                  </mml:mrow>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:msup>
                                      <mml:mrow>
                                        <mml:mrow>
                                          <mml:mo>(</mml:mo>
                                          <mml:mrow>
                                            <mml:mn>1</mml:mn>
                                            <mml:mo>+</mml:mo>
                                            <mml:msub>
                                              <mml:mi>k</mml:mi>
                                              <mml:mn>0</mml:mn>
                                            </mml:msub>
                                            <mml:mi>α</mml:mi>
                                            <mml:msubsup>
                                              <mml:mi>v</mml:mi>
                                              <mml:mi>s</mml:mi>
                                              <mml:mrow>
                                                <mml:msub>
                                                  <mml:mi>d</mml:mi>
                                                  <mml:mn>2</mml:mn>
                                                </mml:msub>
                                              </mml:mrow>
                                            </mml:msubsup>
                                          </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>p</mml:mi>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>*</mml:mo>
                                <mml:mo>*</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msubsup>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>ψ</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>*</mml:mo>
                                <mml:mo>*</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>/</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mstyle displaystyle="true">
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mo>∫</mml:mo>
                          <mml:mi>Ω</mml:mi>
                        </mml:msub>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mfrac>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msubsup>
                                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>*</mml:mo>
                                  <mml:mo>*</mml:mo>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msubsup>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mn>1</mml:mn>
                              <mml:mo>+</mml:mo>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>k</mml:mi>
                                <mml:mn>0</mml:mn>
                              </mml:msub>
                              <mml:mi>α</mml:mi>
                              <mml:msubsup>
                                <mml:mi>v</mml:mi>
                                <mml:mi>s</mml:mi>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>d</mml:mi>
                                    <mml:mn>2</mml:mn>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msubsup>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mfrac>
                          <mml:mtext>d</mml:mtext>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mstyle>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>.</mml:mo>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Additionally, when <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> a </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi> a </mml:mi><mml:mo> ˜ </mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , the solution branch <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at the point <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mrow><mml:mtext> ** </mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> v </mml:mi><mml:mi> s </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> d </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> undergoes a supercritical bifurcation; when <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> a </mml:mi><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi> a </mml:mi><mml:mo> ˜ </mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , this bifurcation is subcritical, where the critical parameter <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> a </mml:mi><mml:mo> ˜ </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> satisfies </p>
      <disp-formula id="FD36">
        <mml:math>
          <mml:mtable>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mover accent="true">
                  <mml:mi>a</mml:mi>
                  <mml:mo>˜</mml:mo>
                </mml:mover>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mi>Ω</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>p</mml:mi>
                          <mml:mi>q</mml:mi>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mi>v</mml:mi>
                            <mml:mi>s</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>d</mml:mi>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msubsup>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>*</mml:mo>
                              <mml:mo>*</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mn>3</mml:mn>
                          </mml:msubsup>
                          <mml:mo>+</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mi>α</mml:mi>
                              <mml:mo>∇</mml:mo>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>*</mml:mo>
                                  <mml:mo>*</mml:mo>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msub>
                              <mml:mo>∇</mml:mo>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>ψ</mml:mi>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>*</mml:mo>
                                  <mml:mo>*</mml:mo>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msub>
                              <mml:mo>+</mml:mo>
                              <mml:mi>α</mml:mi>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>*</mml:mo>
                                  <mml:mo>*</mml:mo>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msub>
                              <mml:mi>Δ</mml:mi>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>ψ</mml:mi>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>*</mml:mo>
                                  <mml:mo>*</mml:mo>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>*</mml:mo>
                              <mml:mo>*</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                          <mml:mtable>
                            <mml:mtr>
                              <mml:mtd>
                                <mml:mtext>
                                   
                                </mml:mtext>
                              </mml:mtd>
                            </mml:mtr>
                            <mml:mtr>
                              <mml:mtd>
                                <mml:mtext>
                                   
                                </mml:mtext>
                              </mml:mtd>
                            </mml:mtr>
                            <mml:mtr>
                              <mml:mtd>
                                <mml:mtext>
                                   
                                </mml:mtext>
                              </mml:mtd>
                            </mml:mtr>
                          </mml:mtable>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>p</mml:mi>
                            <mml:mo>+</mml:mo>
                            <mml:mfrac>
                              <mml:mrow>
                                <mml:msubsup>
                                  <mml:mi>r</mml:mi>
                                  <mml:mn>0</mml:mn>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mo>*</mml:mo>
                                    <mml:mo>*</mml:mo>
                                  </mml:mrow>
                                </mml:msubsup>
                                <mml:msub>
                                  <mml:mi>k</mml:mi>
                                  <mml:mn>0</mml:mn>
                                </mml:msub>
                                <mml:mi>α</mml:mi>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:msup>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:mo>(</mml:mo>
                                      <mml:mrow>
                                        <mml:mn>1</mml:mn>
                                        <mml:mo>+</mml:mo>
                                        <mml:msub>
                                          <mml:mi>k</mml:mi>
                                          <mml:mn>0</mml:mn>
                                        </mml:msub>
                                        <mml:mi>α</mml:mi>
                                        <mml:msubsup>
                                          <mml:mi>v</mml:mi>
                                          <mml:mi>s</mml:mi>
                                          <mml:mrow>
                                            <mml:msub>
                                              <mml:mi>d</mml:mi>
                                              <mml:mn>2</mml:mn>
                                            </mml:msub>
                                          </mml:mrow>
                                        </mml:msubsup>
                                      </mml:mrow>
                                      <mml:mo>)</mml:mo>
                                    </mml:mrow>
                                  </mml:mrow>
                                  <mml:mn>2</mml:mn>
                                </mml:msup>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mfrac>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>ψ</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mtext>d</mml:mtext>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>/</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mstyle displaystyle="true">
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mo>∫</mml:mo>
                          <mml:mi>Ω</mml:mi>
                        </mml:msub>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>*</mml:mo>
                              <mml:mo>*</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mn>3</mml:mn>
                          </mml:msubsup>
                          <mml:mtext>d</mml:mtext>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mstyle>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>.</mml:mo>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p><italic>Proof</italic>. The proof of conclusion (i) is completely similar to that of (ii), so we will only provide a detailed proof of conclusion (ii) here. Let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> w </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> v </mml:mi><mml:mi> s </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> d </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , and define the nonlinear operator <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> L </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> : </mml:mo><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mo> × </mml:mo><mml:mi> X </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo><mml:mi> Y </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as </p>
      <disp-formula id="FD37">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>L</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>r</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>w</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <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>f</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>f</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>⊤</mml:mo>
            </mml:msup>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>where the component expressions are given by </p>
      <disp-formula id="FD38">
        <mml:math>
          <mml:mtable columnalign="left">
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>f</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>d</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mi>Δ</mml:mi>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mi>α</mml:mi>
                <mml:mo>∇</mml:mo>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mo>∇</mml:mo>
                <mml:mi>v</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mi>α</mml:mi>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mi>Δ</mml:mi>
                <mml:mi>v</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>r</mml:mi>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mi>α</mml:mi>
                    <mml:mi>v</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mi>d</mml:mi>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mi>a</mml:mi>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>u</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>p</mml:mi>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mi>v</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mi>q</mml:mi>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mo>,</mml:mo>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>f</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>d</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mi>Δ</mml:mi>
                <mml:mi>v</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mi>s</mml:mi>
                <mml:mi>v</mml:mi>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>m</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>v</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>r</mml:mi>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>c</mml:mi>
                    <mml:mi>p</mml:mi>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mi>v</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mi>q</mml:mi>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mo>.</mml:mo>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Clearly, the sufficient and necessary condition for the equation <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> L </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> w </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to hold is that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> w </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> v </mml:mi><mml:mi> s </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> d </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is a solution of model (2). Therefore, to find the positive solution branch of (2) near <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> v </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> v </mml:mi><mml:mi> s </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> d </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , we only need to find the positive solution branch of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> L </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> w </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> near <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> w </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><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>Let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> L </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> w </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> w </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> denote the Fréchet derivative of the operator <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> L </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> with respect to the variables <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> w </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , and direct calculation gives </p>
      <disp-formula id="FD39">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>L</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>w</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>r</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>w</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>ψ</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>⊤</mml:mo>
            </mml:msup>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mtable>
                  <mml:mtr>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>B</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>ψ</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>B</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>ψ</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>d</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mtext>Δ</mml:mtext>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>B</mml:mi>
                          <mml:mn>3</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>ψ</mml:mi>
                          </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>
      <p>where the coefficient operators <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> B </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> B </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> B </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are defined as </p>
      <disp-formula id="FD40">
        <mml:math>
          <mml:mtable columnalign="left">
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>B</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>r</mml:mi>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mi>α</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>w</mml:mi>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>v</mml:mi>
                          <mml:mi>s</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>d</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msubsup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mi>d</mml:mi>
                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mn>2</mml:mn>
                <mml:mi>a</mml:mi>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>p</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>w</mml:mi>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>v</mml:mi>
                          <mml:mi>s</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>d</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msubsup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                            <mml:mo>+</mml:mo>
                            <mml:mi>q</mml:mi>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>r</mml:mi>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mi>α</mml:mi>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                            <mml:mo>+</mml:mo>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>k</mml:mi>
                              <mml:mn>0</mml:mn>
                            </mml:msub>
                            <mml:mi>α</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mi>w</mml:mi>
                                <mml:mo>+</mml:mo>
                                <mml:msubsup>
                                  <mml:mi>v</mml:mi>
                                  <mml:mi>s</mml:mi>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:msub>
                                      <mml:mi>d</mml:mi>
                                      <mml:mn>2</mml:mn>
                                    </mml:msub>
                                  </mml:mrow>
                                </mml:msubsup>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mi>ψ</mml:mi>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>p</mml:mi>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mi>q</mml:mi>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mi>ψ</mml:mi>
                <mml:mo>,</mml:mo>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>B</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>d</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mi>Δ</mml:mi>
                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mi>α</mml:mi>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mo>∇</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>w</mml:mi>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>v</mml:mi>
                      <mml:mi>s</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>d</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>∇</mml:mo>
                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mi>α</mml:mi>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mi>Δ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>w</mml:mi>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>v</mml:mi>
                      <mml:mi>s</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>d</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mi>α</mml:mi>
                <mml:mo>∇</mml:mo>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mo>∇</mml:mo>
                <mml:mi>ψ</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mi>α</mml:mi>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mi>Δ</mml:mi>
                <mml:mi>ψ</mml:mi>
                <mml:mo>,</mml:mo>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>B</mml:mi>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>m</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>w</mml:mi>
                            <mml:mo>+</mml:mo>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mi>v</mml:mi>
                              <mml:mi>s</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:msub>
                                  <mml:mi>d</mml:mi>
                                  <mml:mn>2</mml:mn>
                                </mml:msub>
                              </mml:mrow>
                            </mml:msubsup>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>r</mml:mi>
                            <mml:mo>+</mml:mo>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>c</mml:mi>
                    <mml:mi>p</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>w</mml:mi>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>v</mml:mi>
                          <mml:mi>s</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>d</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msubsup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                            <mml:mo>+</mml:mo>
                            <mml:mi>q</mml:mi>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mi>s</mml:mi>
                <mml:mi>ψ</mml:mi>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:mi>m</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>w</mml:mi>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>v</mml:mi>
                          <mml:mi>s</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>d</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msubsup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>r</mml:mi>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mi>ψ</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>c</mml:mi>
                    <mml:mi>p</mml:mi>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mi>q</mml:mi>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mi>ψ</mml:mi>
                <mml:mo>,</mml:mo>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD41">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>ϕ</mml:mi>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mi>ψ</mml:mi>
            <mml:mo>∈</mml:mo>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>W</mml:mi>
              <mml:mi>n</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>p</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:msubsup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>Ω</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Based on the Krein-Rutman theorem, the existence of a positive solution <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> ϕ </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> ψ </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> satisfying <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> ϕ </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for the equation <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> L </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> w </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> ϕ </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> ψ </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> ⊤ </mml:mo></mml:msup><mml:mo> = </mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> ⊤ </mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is equivalent to the condition <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mrow><mml:mtext> ** </mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Furthermore, it can be verified that the point <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mrow><mml:mtext> ** </mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> v </mml:mi><mml:mi> s </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> d </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the unique bifurcation point from the semi-trivial solution branch <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Θ </mml:mi><mml:mi> v </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of model (2) producing a positive solution branch.</p>
      <p>Let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ϕ </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> * </mml:mo><mml:mo> * </mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> ψ </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> * </mml:mo><mml:mo> * </mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mi> ker </mml:mi><mml:msub><mml:mi> L </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> w </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mrow><mml:mo> * </mml:mo><mml:mo> * </mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , then <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ϕ </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> ** </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> ψ </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> ** </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> satisfies</p>
      <disp-formula id="FD42">
        <label>(10)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>{</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mtable columnalign="left">
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>d</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mi>Δ</mml:mi>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:mi>α</mml:mi>
                        <mml:mo>∇</mml:mo>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>v</mml:mi>
                          <mml:mi>s</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>d</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:mo>∇</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:mi>α</mml:mi>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:mi>Δ</mml:mi>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>v</mml:mi>
                          <mml:mi>s</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>d</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:mfrac>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>r</mml:mi>
                              <mml:mn>0</mml:mn>
                            </mml:msub>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>*</mml:mo>
                                <mml:mo>*</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                            <mml:mo>+</mml:mo>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>k</mml:mi>
                              <mml:mn>0</mml:mn>
                            </mml:msub>
                            <mml:mi>α</mml:mi>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mi>v</mml:mi>
                              <mml:mi>s</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:msub>
                                  <mml:mi>d</mml:mi>
                                  <mml:mn>2</mml:mn>
                                </mml:msub>
                              </mml:mrow>
                            </mml:msubsup>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mfrac>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mi>d</mml:mi>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mi>p</mml:mi>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>v</mml:mi>
                          <mml:mi>s</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>d</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mo>∈</mml:mo>
                        <mml:mi>Ω</mml:mi>
                        <mml:mtext>
                           
                        </mml:mtext>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>d</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mi>Δ</mml:mi>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>ψ</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:mi>s</mml:mi>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>ψ</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mfrac>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                            <mml:mi>m</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>x</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mi>v</mml:mi>
                              <mml:mi>s</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:msub>
                                  <mml:mi>d</mml:mi>
                                  <mml:mn>2</mml:mn>
                                </mml:msub>
                              </mml:mrow>
                            </mml:msubsup>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>ψ</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>*</mml:mo>
                                <mml:mo>*</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mi>r</mml:mi>
                        </mml:mfrac>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:mfrac>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>m</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>x</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>(</mml:mo>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:msubsup>
                                      <mml:mi>v</mml:mi>
                                      <mml:mi>s</mml:mi>
                                      <mml:mrow>
                                        <mml:msub>
                                          <mml:mi>d</mml:mi>
                                          <mml:mn>2</mml:mn>
                                        </mml:msub>
                                      </mml:mrow>
                                    </mml:msubsup>
                                  </mml:mrow>
                                  <mml:mo>)</mml:mo>
                                </mml:mrow>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>r</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mfrac>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:mi>c</mml:mi>
                        <mml:mi>p</mml:mi>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>v</mml:mi>
                          <mml:mi>s</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>d</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mo>∈</mml:mo>
                        <mml:mi>Ω</mml:mi>
                        <mml:mtext>
                           
                        </mml:mtext>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mo>∂</mml:mo>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                        </mml:msub>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mo>∂</mml:mo>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                        </mml:msub>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>ψ</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mo>∈</mml:mo>
                        <mml:mo>∂</mml:mo>
                        <mml:mi>Ω</mml:mi>
                        <mml:mtext>
                           
                        </mml:mtext>
                        <mml:mo>.</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                </mml:mtable>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>First, we analyze the first equation of (10). Based on this equation, we construct the following Neumann boundary value eigenvalue problem </p>
      <disp-formula id="FD43">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>{</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mtable columnalign="left">
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>d</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mi>Δ</mml:mi>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:mi>α</mml:mi>
                        <mml:mo>∇</mml:mo>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>v</mml:mi>
                          <mml:mi>s</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>d</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:mo>∇</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:mi>α</mml:mi>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:mi>Δ</mml:mi>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>v</mml:mi>
                          <mml:mi>s</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>d</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:mfrac>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>r</mml:mi>
                              <mml:mn>0</mml:mn>
                            </mml:msub>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>*</mml:mo>
                                <mml:mo>*</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                            <mml:mo>+</mml:mo>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>k</mml:mi>
                              <mml:mn>0</mml:mn>
                            </mml:msub>
                            <mml:mi>α</mml:mi>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mi>v</mml:mi>
                              <mml:mi>s</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:msub>
                                  <mml:mi>d</mml:mi>
                                  <mml:mn>2</mml:mn>
                                </mml:msub>
                              </mml:mrow>
                            </mml:msubsup>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mfrac>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mi>d</mml:mi>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mi>p</mml:mi>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>v</mml:mi>
                          <mml:mi>s</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>d</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mo>∈</mml:mo>
                        <mml:mi>Ω</mml:mi>
                        <mml:mtext>
                           
                        </mml:mtext>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mo>∂</mml:mo>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                        </mml:msub>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mo>∈</mml:mo>
                        <mml:mo>∂</mml:mo>
                        <mml:mi>Ω</mml:mi>
                        <mml:mtext>
                           
                        </mml:mtext>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                </mml:mtable>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>According to the previously defined notation, the principal eigenvalue of the above eigenvalue problem can be denoted as </p>
      <disp-formula id="FD44">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>ξ</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>r</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>λ</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mi>N</mml:mi>
            </mml:msubsup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>d</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>α</mml:mi>
                <mml:mo>∇</mml:mo>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>v</mml:mi>
                  <mml:mi>s</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>d</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>∇</mml:mo>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mi>α</mml:mi>
                <mml:mi>Δ</mml:mi>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>v</mml:mi>
                  <mml:mi>s</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>d</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>r</mml:mi>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mi>α</mml:mi>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>v</mml:mi>
                      <mml:mi>s</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>d</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mi>p</mml:mi>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>v</mml:mi>
                  <mml:mi>s</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>d</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>Ω</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mi>d</mml:mi>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>where the parameters satisfy <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:mi> s </mml:mi><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mi> D </mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> d </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mo> + </mml:mo><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . From the monotonicity of the principal eigenvalue of the elliptic operator, we know that the principal eigenvalue strictly increases with the potential function. Since the coefficient of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> + </mml:mo><mml:msub><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mi> α </mml:mi><mml:msubsup><mml:mi> v </mml:mi><mml:mi> s </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> d </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , it follows that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is strictly increasing with respect to <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , and as <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> → </mml:mo><mml:mo> + </mml:mo><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> → </mml:mo><mml:mo> + </mml:mo><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Combining <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mrow><mml:mtext> ** </mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> d </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , we conclude that the first equation of (10) has a unique positive solution <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ϕ </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> * </mml:mo><mml:mo> * </mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> W </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> p </mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> if and only if <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mrow><mml:mtext> ** </mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Next, we analyze the second equation of (10). From equation (4), we know that </p>
      <disp-formula id="FD45">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>d</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mi>Δ</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mi>s</mml:mi>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>m</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>v</mml:mi>
                      <mml:mi>s</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>d</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>r</mml:mi>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>v</mml:mi>
              <mml:mi>s</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>d</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mn>0</mml:mn>
            <mml:mo>⋅</mml:mo>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>v</mml:mi>
              <mml:mi>s</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>d</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>which indicates that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mi> N </mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> d </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mi> Δ </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:mi> s </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi> m </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> v </mml:mi><mml:mi> s </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> d </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mi> r </mml:mi></mml:mfrac><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> Ω </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Again using the monotonicity of the principal eigenvalue, since the potential function satisfies <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mi> m </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> v </mml:mi><mml:mi> s </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> d </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mi> r </mml:mi></mml:mfrac><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:mo> − </mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi> m </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> v </mml:mi><mml:mi> s </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> d </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mi> r </mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , we have </p>
      <disp-formula id="FD46">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>λ</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mi>N</mml:mi>
            </mml:msubsup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>d</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mi>Δ</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mi>s</mml:mi>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:mi>m</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>v</mml:mi>
                      <mml:mi>s</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>d</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>r</mml:mi>
                </mml:mfrac>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>Ω</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>&lt;</mml:mo>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>λ</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mi>N</mml:mi>
            </mml:msubsup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>d</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mi>Δ</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mi>s</mml:mi>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>m</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>v</mml:mi>
                      <mml:mi>s</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>d</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>r</mml:mi>
                </mml:mfrac>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>Ω</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mn>0.</mml:mn>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>For the elliptic operator Δ, its principal eigenvalue is the unique maximum eigenvalue among all eigenvalues. Therefore, all eigenvalues of the operator <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> d </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mi> Δ </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:mi> s </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mi> m </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> v </mml:mi><mml:mi> s </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> d </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mi> r </mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are less than 0, indicating that this operator is strictly negative, and consequently, its inverse <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> d </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mi> Δ </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:mi> s </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mi> m </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> v </mml:mi><mml:mi> s </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> d </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mi> r </mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> exists and is strictly negative. Thus, the second equation of (10) can be equivalently transformed into </p>
      <disp-formula id="FD47">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>ψ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>*</mml:mo>
                <mml:mo>*</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>d</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mi>Δ</mml:mi>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mi>s</mml:mi>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mfrac>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                        <mml:mi>m</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>v</mml:mi>
                          <mml:mi>s</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>d</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msubsup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mi>r</mml:mi>
                    </mml:mfrac>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>m</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mi>v</mml:mi>
                              <mml:mi>s</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:msub>
                                  <mml:mi>d</mml:mi>
                                  <mml:mn>2</mml:mn>
                                </mml:msub>
                              </mml:mrow>
                            </mml:msubsup>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>r</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mi>c</mml:mi>
                <mml:mi>p</mml:mi>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>v</mml:mi>
                  <mml:mi>s</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>d</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>ϕ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>*</mml:mo>
                <mml:mo>*</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>&gt;</mml:mo>
            <mml:mn>0.</mml:mn>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Since <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ϕ </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> ** </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi> m </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> v </mml:mi><mml:mi> s </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> d </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo> + </mml:mo><mml:mi> c </mml:mi><mml:mi> p </mml:mi><mml:msubsup><mml:mi> v </mml:mi><mml:mi> s </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> d </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , combined with the negativity of the inverse operator, we conclude that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ψ </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> ** </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . In summary, we can prove that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mtext> ker </mml:mtext><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> L </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> w </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mrow><mml:mtext> ** </mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mtext> Span </mml:mtext><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ϕ </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> ** </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> ψ </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> ** </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , indicating that the dimension of this kernel space is </p>
      <disp-formula id="FD48">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mtext>dim</mml:mtext>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>ker</mml:mtext>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>L</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>w</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>r</mml:mi>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mtext>**</mml:mtext>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </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:mo>=</mml:mo>
            <mml:mn>1.</mml:mn>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Next, we verify that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mtext> codim </mml:mtext><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mtext> Range </mml:mtext><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> L </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> w </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mrow><mml:mtext> ** </mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></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:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Consider the adjoint operator <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> L </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> w </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext> ** </mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mrow><mml:mtext> ** </mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . According to functional analysis theory, the kernel space of the adjoint operator is orthogonal to the range of the original operator, <italic>i.e.</italic>, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mtext> Range </mml:mtext><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> L </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> w </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mrow><mml:mtext> ** </mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> ⊥ </mml:mo></mml:msup><mml:mo> = </mml:mo><mml:mtext> ker </mml:mtext><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> L </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> w </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext> ** </mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mrow><mml:mtext> ** </mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . The matrix form of the operator <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> L </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> w </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext> ** </mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mrow><mml:mtext> ** </mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> can be expressed as </p>
      <disp-formula id="FD49">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>L</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>w</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>**</mml:mtext>
              </mml:mrow>
            </mml:msubsup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>r</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mtext>**</mml:mtext>
                  </mml:mrow>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mn>0</mml:mn>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mn>0</mml:mn>
              </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:msub>
                          <mml:mi>A</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>A</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>A</mml:mi>
                          <mml:mn>3</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                </mml:mtable>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>where </p>
      <disp-formula id="FD50">
        <mml:math>
          <mml:mtable columnalign="left">
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>A</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>d</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mi>Δ</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mi>α</mml:mi>
                <mml:mo>∇</mml:mo>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>v</mml:mi>
                  <mml:mi>s</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>d</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>∇</mml:mo>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mi>α</mml:mi>
                <mml:mi>Δ</mml:mi>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>v</mml:mi>
                  <mml:mi>s</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>d</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>r</mml:mi>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mi>α</mml:mi>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>v</mml:mi>
                      <mml:mi>s</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>d</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mi>d</mml:mi>
                <mml:mi>p</mml:mi>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>v</mml:mi>
                  <mml:mi>s</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>d</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>,</mml:mo>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>A</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>m</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mi>v</mml:mi>
                              <mml:mi>s</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:msub>
                                  <mml:mi>d</mml:mi>
                                  <mml:mn>2</mml:mn>
                                </mml:msub>
                              </mml:mrow>
                            </mml:msubsup>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>r</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mi>c</mml:mi>
                <mml:mi>p</mml:mi>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>v</mml:mi>
                  <mml:mi>s</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>d</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>,</mml:mo>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>A</mml:mi>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>d</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mi>Δ</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mi>s</mml:mi>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:mi>m</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>v</mml:mi>
                      <mml:mi>s</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>d</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>r</mml:mi>
                </mml:mfrac>
                <mml:mo>,</mml:mo>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>To determine the structure of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mtext> ker </mml:mtext><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> L </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> w </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext> ** </mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mrow><mml:mtext> ** </mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:msup><mml:mi> ϕ </mml:mi><mml:mo> ′ </mml:mo></mml:msup><mml:mrow><mml:mtext> ** </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi> ψ </mml:mi><mml:mo> ′ </mml:mo></mml:msup><mml:mrow><mml:mtext> ** </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> ⊤ </mml:mo></mml:msup><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mtext> ker </mml:mtext><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> L </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> w </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext> ** </mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mrow><mml:mtext> ** </mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , then it satisfies </p>
      <disp-formula id="FD51">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>L</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>w</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>**</mml:mtext>
              </mml:mrow>
            </mml:msubsup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>r</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mtext>**</mml:mtext>
                  </mml:mrow>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mn>0</mml:mn>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mn>0</mml:mn>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                        <mml:mo>′</mml:mo>
                      </mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mtext>**</mml:mtext>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>ψ</mml:mi>
                        <mml:mo>′</mml:mo>
                      </mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mtext>**</mml:mtext>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>⊤</mml:mo>
            </mml:msup>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>⊤</mml:mo>
            </mml:msup>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Expanding gives the following Neumann boundary value problem </p>
      <disp-formula id="FD52">
        <label>(11)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>{</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mtable columnalign="left">
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>d</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mi>Δ</mml:mi>
                        <mml:msub>
                          <mml:msup>
                            <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                            <mml:mo>′</mml:mo>
                          </mml:msup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:mi>α</mml:mi>
                        <mml:mo>∇</mml:mo>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>v</mml:mi>
                          <mml:mi>s</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>d</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:mo>∇</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:msup>
                            <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                            <mml:mo>′</mml:mo>
                          </mml:msup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:mi>α</mml:mi>
                        <mml:msub>
                          <mml:msup>
                            <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                            <mml:mo>′</mml:mo>
                          </mml:msup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:mi>Δ</mml:mi>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>v</mml:mi>
                          <mml:mi>s</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>d</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:mfrac>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>r</mml:mi>
                              <mml:mn>0</mml:mn>
                            </mml:msub>
                            <mml:msub>
                              <mml:msup>
                                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                                <mml:mo>′</mml:mo>
                              </mml:msup>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>*</mml:mo>
                                <mml:mo>*</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                            <mml:mo>+</mml:mo>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>k</mml:mi>
                              <mml:mn>0</mml:mn>
                            </mml:msub>
                            <mml:mi>α</mml:mi>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mi>v</mml:mi>
                              <mml:mi>s</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:msub>
                                  <mml:mi>d</mml:mi>
                                  <mml:mn>2</mml:mn>
                                </mml:msub>
                              </mml:mrow>
                            </mml:msubsup>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mfrac>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mi>d</mml:mi>
                        <mml:msub>
                          <mml:msup>
                            <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                            <mml:mo>′</mml:mo>
                          </mml:msup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mi>p</mml:mi>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>v</mml:mi>
                          <mml:mi>s</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>d</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:msub>
                          <mml:msup>
                            <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                            <mml:mo>′</mml:mo>
                          </mml:msup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:mtext>
                           
                        </mml:mtext>
                        <mml:mtext>
                           
                        </mml:mtext>
                        <mml:mtext>
                           
                        </mml:mtext>
                        <mml:mtext>
                           
                        </mml:mtext>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:mfrac>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>m</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>x</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>(</mml:mo>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:msubsup>
                                      <mml:mi>v</mml:mi>
                                      <mml:mi>s</mml:mi>
                                      <mml:mrow>
                                        <mml:msub>
                                          <mml:mi>d</mml:mi>
                                          <mml:mn>2</mml:mn>
                                        </mml:msub>
                                      </mml:mrow>
                                    </mml:msubsup>
                                  </mml:mrow>
                                  <mml:mo>)</mml:mo>
                                </mml:mrow>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>r</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mfrac>
                        <mml:msub>
                          <mml:msup>
                            <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                            <mml:mo>′</mml:mo>
                          </mml:msup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:mi>c</mml:mi>
                        <mml:mi>p</mml:mi>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>v</mml:mi>
                          <mml:mi>s</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>d</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:msub>
                          <mml:msup>
                            <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                            <mml:mo>′</mml:mo>
                          </mml:msup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mo>∈</mml:mo>
                        <mml:mi>Ω</mml:mi>
                        <mml:mtext>
                           
                        </mml:mtext>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>d</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mi>Δ</mml:mi>
                        <mml:msub>
                          <mml:msup>
                            <mml:mi>ψ</mml:mi>
                            <mml:mo>′</mml:mo>
                          </mml:msup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:mi>s</mml:mi>
                        <mml:msub>
                          <mml:msup>
                            <mml:mi>ψ</mml:mi>
                            <mml:mo>′</mml:mo>
                          </mml:msup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mfrac>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                            <mml:mi>m</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>x</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mi>v</mml:mi>
                              <mml:mi>s</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:msub>
                                  <mml:mi>d</mml:mi>
                                  <mml:mn>2</mml:mn>
                                </mml:msub>
                              </mml:mrow>
                            </mml:msubsup>
                            <mml:msub>
                              <mml:msup>
                                <mml:mi>ψ</mml:mi>
                                <mml:mo>′</mml:mo>
                              </mml:msup>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>*</mml:mo>
                                <mml:mo>*</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mi>r</mml:mi>
                        </mml:mfrac>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mo>∈</mml:mo>
                        <mml:mi>Ω</mml:mi>
                        <mml:mtext>
                           
                        </mml:mtext>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mo>∂</mml:mo>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                        </mml:msub>
                        <mml:msub>
                          <mml:msup>
                            <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                            <mml:mo>′</mml:mo>
                          </mml:msup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mo>∂</mml:mo>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                        </mml:msub>
                        <mml:msub>
                          <mml:msup>
                            <mml:mi>ψ</mml:mi>
                            <mml:mo>′</mml:mo>
                          </mml:msup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mo>∈</mml:mo>
                        <mml:mo>∂</mml:mo>
                        <mml:mi>Ω</mml:mi>
                        <mml:mtext>
                           
                        </mml:mtext>
                        <mml:mo>.</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                </mml:mtable>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>First, we analyze the second equation of (11). As previously mentioned, the operator <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> d </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mi> Δ </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:mi> s </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mi> m </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> v </mml:mi><mml:mi> s </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> d </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mi> r </mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is a strictly negative operator, and its inverse exists and is also strictly negative, hence this equation only has the trivial solution <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:msup><mml:mi> ψ </mml:mi><mml:mo> ′ </mml:mo></mml:msup><mml:mrow><mml:mtext> ** </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> ≡ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Substituting <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:msup><mml:mi> ψ </mml:mi><mml:mo> ′ </mml:mo></mml:msup><mml:mrow><mml:mtext> ** </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> ≡ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> into the first Equation of (11), we simplify to obtain </p>
      <disp-formula id="FD53">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>d</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mi>Δ</mml:mi>
            <mml:msub>
              <mml:msup>
                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                <mml:mo>′</mml:mo>
              </mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>*</mml:mo>
                <mml:mo>*</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mi>α</mml:mi>
            <mml:mo>∇</mml:mo>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>v</mml:mi>
              <mml:mi>s</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>d</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>∇</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:msup>
                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                <mml:mo>′</mml:mo>
              </mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>*</mml:mo>
                <mml:mo>*</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mi>α</mml:mi>
            <mml:msub>
              <mml:msup>
                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                <mml:mo>′</mml:mo>
              </mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>*</mml:mo>
                <mml:mo>*</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mi>Δ</mml:mi>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>v</mml:mi>
              <mml:mi>s</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>d</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>r</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:msub>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                    <mml:mo>′</mml:mo>
                  </mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>*</mml:mo>
                    <mml:mo>*</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mi>α</mml:mi>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>v</mml:mi>
                  <mml:mi>s</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>d</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mi>d</mml:mi>
            <mml:msub>
              <mml:msup>
                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                <mml:mo>′</mml:mo>
              </mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>*</mml:mo>
                <mml:mo>*</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mi>p</mml:mi>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>v</mml:mi>
              <mml:mi>s</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>d</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:msubsup>
            <mml:msub>
              <mml:msup>
                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                <mml:mo>′</mml:mo>
              </mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>*</mml:mo>
                <mml:mo>*</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mn>0</mml:mn>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>This can be equivalently rewritten in the form of an eigenvalue equation </p>
      <disp-formula id="FD54">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>d</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mi>Δ</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mi>α</mml:mi>
                <mml:mo>∇</mml:mo>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>v</mml:mi>
                  <mml:mi>s</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>d</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>∇</mml:mo>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mi>α</mml:mi>
                <mml:mi>Δ</mml:mi>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>v</mml:mi>
                  <mml:mi>s</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>d</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>r</mml:mi>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mi>α</mml:mi>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>v</mml:mi>
                      <mml:mi>s</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>d</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mi>d</mml:mi>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mi>p</mml:mi>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>v</mml:mi>
                  <mml:mi>s</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>d</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>⋅</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:msup>
                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                <mml:mo>′</mml:mo>
              </mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>*</mml:mo>
                <mml:mo>*</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mn>0</mml:mn>
            <mml:mo>⋅</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:msup>
                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                <mml:mo>′</mml:mo>
              </mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>*</mml:mo>
                <mml:mo>*</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Here, 0 is the unique eigenvalue of this eigenvalue equation, and the corresponding eigenvector space is one-dimensional. According to the Fredholm alternative theorem, the range of the operator is orthogonal to the kernel space of its adjoint operator </p>
      <disp-formula id="FD55">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mtext>Range</mml:mtext>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>L</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mi>w</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mtext>**</mml:mtext>
                  </mml:mrow>
                </mml:msubsup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>r</mml:mi>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mtext>**</mml:mtext>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>[</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mtext>ker</mml:mtext>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>L</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mi>u</mml:mi>
                                <mml:mo>,</mml:mo>
                                <mml:mi>w</mml:mi>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mtext>**</mml:mtext>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mi>r</mml:mi>
                              <mml:mn>0</mml:mn>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mtext>**</mml:mtext>
                              </mml:mrow>
                            </mml:msubsup>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                          </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:mrow>
              <mml:mo>⊥</mml:mo>
            </mml:msup>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Combining the dimension of the kernel space <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mtext> dim </mml:mtext><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mtext> ker </mml:mtext><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> L </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> w </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext> ** </mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mrow><mml:mtext> ** </mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></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:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , we obtain</p>
      <disp-formula id="FD56">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mtext>codim</mml:mtext>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>Range</mml:mtext>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>L</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>w</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mtext>**</mml:mtext>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>r</mml:mi>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mtext>**</mml:mtext>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </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:mo>=</mml:mo>
            <mml:mtext>dim</mml:mtext>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>ker</mml:mtext>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>L</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>w</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mtext>**</mml:mtext>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>r</mml:mi>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mtext>**</mml:mtext>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </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:mo>=</mml:mo>
            <mml:mn>1.</mml:mn>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Next, we verify the transversality condition for the bifurcation. The partial derivative of the operator <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> L </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> w </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mrow><mml:mtext> ** </mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> with respect to the parameter <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> can be expressed as </p>
      <disp-formula id="FD57">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>L</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>r</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>w</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>r</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mtext>**</mml:mtext>
                  </mml:mrow>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>w</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>ψ</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>⊤</mml:mo>
            </mml:msup>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mtable>
                  <mml:mtr>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mfrac>
                          <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                            <mml:mo>+</mml:mo>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>k</mml:mi>
                              <mml:mn>0</mml:mn>
                            </mml:msub>
                            <mml:mi>α</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mi>w</mml:mi>
                                <mml:mo>+</mml:mo>
                                <mml:msubsup>
                                  <mml:mi>v</mml:mi>
                                  <mml:mi>s</mml:mi>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:msub>
                                      <mml:mi>d</mml:mi>
                                      <mml:mn>2</mml:mn>
                                    </mml:msub>
                                  </mml:mrow>
                                </mml:msubsup>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mfrac>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mfrac>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>k</mml:mi>
                              <mml:mn>0</mml:mn>
                            </mml:msub>
                            <mml:mi>α</mml:mi>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mi>ψ</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>(</mml:mo>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mn>1</mml:mn>
                                    <mml:mo>+</mml:mo>
                                    <mml:msub>
                                      <mml:mi>k</mml:mi>
                                      <mml:mn>0</mml:mn>
                                    </mml:msub>
                                    <mml:mi>α</mml:mi>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:mo>(</mml:mo>
                                      <mml:mrow>
                                        <mml:mi>w</mml:mi>
                                        <mml:mo>+</mml:mo>
                                        <mml:msubsup>
                                          <mml:mi>v</mml:mi>
                                          <mml:mi>s</mml:mi>
                                          <mml:mrow>
                                            <mml:msub>
                                              <mml:mi>d</mml:mi>
                                              <mml:mn>2</mml:mn>
                                            </mml:msub>
                                          </mml:mrow>
                                        </mml:msubsup>
                                      </mml:mrow>
                                      <mml:mo>)</mml:mo>
                                    </mml:mrow>
                                  </mml:mrow>
                                  <mml:mo>)</mml:mo>
                                </mml:mrow>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mfrac>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr>
                    <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>Letting <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> w </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , we substitute to obtain </p>
      <disp-formula id="FD58">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>L</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>r</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>w</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>r</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mtext>**</mml:mtext>
                  </mml:mrow>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mn>0</mml:mn>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mn>0</mml:mn>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mtext>**</mml:mtext>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>ψ</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mtext>**</mml:mtext>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>⊤</mml:mo>
            </mml:msup>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mtable>
                  <mml:mtr>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mfrac>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mtext>**</mml:mtext>
                              </mml:mrow>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                            <mml:mo>+</mml:mo>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>k</mml:mi>
                              <mml:mn>0</mml:mn>
                            </mml:msub>
                            <mml:mi>α</mml:mi>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mi>v</mml:mi>
                              <mml:mi>s</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:msub>
                                  <mml:mi>d</mml:mi>
                                  <mml:mn>2</mml:mn>
                                </mml:msub>
                              </mml:mrow>
                            </mml:msubsup>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mfrac>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr>
                    <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>Calculating the inner product of the above partial derivative operator at <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ϕ </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> ** </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> ψ </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> ** </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> with itself gives </p>
      <disp-formula id="FD59">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>〈</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>L</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>r</mml:mi>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mi>w</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>r</mml:mi>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mtext>**</mml:mtext>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                  </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:msub>
                              <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mtext>**</mml:mtext>
                              </mml:mrow>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mtd>
                      </mml:mtr>
                      <mml:mtr>
                        <mml:mtd>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>ψ</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mtext>**</mml:mtext>
                              </mml:mrow>
                            </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:msub>
                              <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mtext>**</mml:mtext>
                              </mml:mrow>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mtd>
                      </mml:mtr>
                      <mml:mtr>
                        <mml:mtd>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>ψ</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mtext>**</mml:mtext>
                              </mml:mrow>
                            </mml:msub>
                          </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:mo>=</mml:mo>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mi>Ω</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mtext>**</mml:mtext>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msubsup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </mml:msub>
                      <mml:mi>α</mml:mi>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>v</mml:mi>
                        <mml:mi>s</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>d</mml:mi>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msubsup>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mfrac>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>&gt;</mml:mo>
            <mml:mn>0.</mml:mn>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Since this inner product is strictly greater than 0, we conclude that </p>
      <disp-formula id="FD60">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>L</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>r</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>w</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>r</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mtext>**</mml:mtext>
                  </mml:mrow>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mn>0</mml:mn>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mn>0</mml:mn>
              </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:msub>
                          <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mtext>**</mml:mtext>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>ψ</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mtext>**</mml:mtext>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                </mml:mtable>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>∉</mml:mo>
            <mml:mtext>Range</mml:mtext>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>L</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mi>w</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>r</mml:mi>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mtext>**</mml:mtext>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Thus, the transversality condition is satisfied. Combining the results from the bifurcation theory in [<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>], we conclude that the point <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mrow><mml:mtext> ** </mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> v </mml:mi><mml:mi> s </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> d </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the unique bifurcation point from the semi-trivial solution branch <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Θ </mml:mi><mml:mi> v </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of model (2) producing a positive solution branch, and all positive solutions of model (2) in the neighborhood of this point lie on a smooth curve <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , with the parametric expression given by </p>
      <disp-formula id="FD61">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>θ</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>{</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>r</mml:mi>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>θ</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>θ</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>v</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>θ</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>r</mml:mi>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>*</mml:mo>
                        <mml:mo>*</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mi>θ</mml:mi>
                    <mml:msub>
                      <mml:msup>
                        <mml:mover accent="true">
                          <mml:mi>r</mml:mi>
                          <mml:mo>^</mml:mo>
                        </mml:mover>
                        <mml:mo>′</mml:mo>
                      </mml:msup>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mi>o</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                          <mml:mi>θ</mml:mi>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>θ</mml:mi>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>*</mml:mo>
                        <mml:mo>*</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mi>o</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                          <mml:mi>θ</mml:mi>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>v</mml:mi>
                      <mml:mi>s</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>d</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mi>θ</mml:mi>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>ψ</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>*</mml:mo>
                        <mml:mo>*</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mi>o</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                          <mml:mi>θ</mml:mi>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>:</mml:mo>
                <mml:mn>0</mml:mn>
                <mml:mo>&lt;</mml:mo>
                <mml:mi>θ</mml:mi>
                <mml:mo>&lt;</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>}</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is a constant.</p>
      <p>Next, we derive the expression for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> r </mml:mi><mml:mo> ^ </mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ' </mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Define the operator </p>
      <disp-formula id="FD62">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>L</mml:mi>
                <mml:mo>^</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>w</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>r</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mtext>**</mml:mtext>
                  </mml:mrow>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>w</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>L</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>w</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>r</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mtext>**</mml:mtext>
                  </mml:mrow>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>w</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mtable columnalign="left">
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mi>ψ</mml:mi>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                </mml:mtable>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>then</p>
      <disp-formula id="FD63">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>L</mml:mi>
                <mml:mo>^</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>w</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>r</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mtext>**</mml:mtext>
                  </mml:mrow>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>w</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mtable columnalign="left">
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mi>ψ</mml:mi>
                    </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 columnalign="left">
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mi>C</mml:mi>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mi>D</mml:mi>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                </mml:mtable>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>where the components <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> C </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> D </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are given by </p>
      <disp-formula id="FD64">
        <mml:math>
          <mml:mtable>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mi>C</mml:mi>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mn>2</mml:mn>
                <mml:mi>a</mml:mi>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:mi>p</mml:mi>
                    <mml:mi>q</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>w</mml:mi>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>v</mml:mi>
                          <mml:mi>s</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>d</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msubsup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                            <mml:mo>+</mml:mo>
                            <mml:mi>q</mml:mi>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mn>3</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mn>2</mml:mn>
                <mml:mi>α</mml:mi>
                <mml:mo>∇</mml:mo>
                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                <mml:mo>∇</mml:mo>
                <mml:mi>ψ</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mn>2</mml:mn>
                <mml:mi>α</mml:mi>
                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                <mml:mi>Δ</mml:mi>
                <mml:mi>ψ</mml:mi>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>r</mml:mi>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mi>α</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                            <mml:mo>+</mml:mo>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>k</mml:mi>
                              <mml:mn>0</mml:mn>
                            </mml:msub>
                            <mml:mi>α</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mi>w</mml:mi>
                                <mml:mo>+</mml:mo>
                                <mml:msubsup>
                                  <mml:mi>v</mml:mi>
                                  <mml:mi>s</mml:mi>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:msub>
                                      <mml:mi>d</mml:mi>
                                      <mml:mn>2</mml:mn>
                                    </mml:msub>
                                  </mml:mrow>
                                </mml:msubsup>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                <mml:mi>ψ</mml:mi>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:mi>p</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                            <mml:mo>+</mml:mo>
                            <mml:mi>q</mml:mi>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                <mml:mi>ψ</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>r</mml:mi>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>α</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                            <mml:mo>+</mml:mo>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>k</mml:mi>
                              <mml:mn>0</mml:mn>
                            </mml:msub>
                            <mml:mi>α</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mi>w</mml:mi>
                                <mml:mo>+</mml:mo>
                                <mml:msubsup>
                                  <mml:mi>v</mml:mi>
                                  <mml:mi>s</mml:mi>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:msub>
                                      <mml:mi>d</mml:mi>
                                      <mml:mn>2</mml:mn>
                                    </mml:msub>
                                  </mml:mrow>
                                </mml:msubsup>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>ψ</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
                <mml:mo>,</mml:mo>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mi>D</mml:mi>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>m</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>w</mml:mi>
                            <mml:mo>+</mml:mo>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mi>v</mml:mi>
                              <mml:mi>s</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:msub>
                                  <mml:mi>d</mml:mi>
                                  <mml:mn>2</mml:mn>
                                </mml:msub>
                              </mml:mrow>
                            </mml:msubsup>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>r</mml:mi>
                            <mml:mo>+</mml:mo>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mn>3</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>c</mml:mi>
                    <mml:mi>p</mml:mi>
                    <mml:mi>q</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>w</mml:mi>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>v</mml:mi>
                          <mml:mi>s</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>d</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msubsup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                            <mml:mo>+</mml:mo>
                            <mml:mi>q</mml:mi>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mn>3</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>4</mml:mn>
                    <mml:mi>m</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>w</mml:mi>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>v</mml:mi>
                          <mml:mi>s</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>d</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msubsup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>r</mml:mi>
                            <mml:mo>+</mml:mo>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                <mml:mi>ψ</mml:mi>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:mi>c</mml:mi>
                    <mml:mi>p</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                            <mml:mo>+</mml:mo>
                            <mml:mi>q</mml:mi>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                <mml:mi>ψ</mml:mi>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:mi>m</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>r</mml:mi>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>ψ</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
                <mml:mo>.</mml:mo>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>According to relevant conclusions in [<xref ref-type="bibr" rid="B21">21</xref>], the expression for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi> r </mml:mi><mml:mo> ^ </mml:mo></mml:mover><mml:mo> ′ </mml:mo></mml:msup><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> can be derived from the following inner product relation </p>
      <disp-formula id="FD65">
        <mml:math>
          <mml:mtable>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:msub>
                  <mml:msup>
                    <mml:mover accent="true">
                      <mml:mi>r</mml:mi>
                      <mml:mo>^</mml:mo>
                    </mml:mover>
                    <mml:mo>′</mml:mo>
                  </mml:msup>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>〈</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mover accent="true">
                            <mml:mi>L</mml:mi>
                            <mml:mo>^</mml:mo>
                          </mml:mover>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mi>u</mml:mi>
                                <mml:mo>,</mml:mo>
                                <mml:mi>w</mml:mi>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mi>r</mml:mi>
                              <mml:mn>0</mml:mn>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>*</mml:mo>
                                <mml:mo>*</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:msubsup>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                          </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:msub>
                                      <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                                      <mml:mrow>
                                        <mml:mo>*</mml:mo>
                                        <mml:mo>*</mml:mo>
                                      </mml:mrow>
                                    </mml:msub>
                                  </mml:mrow>
                                </mml:mtd>
                              </mml:mtr>
                              <mml:mtr>
                                <mml:mtd>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:msub>
                                      <mml:mi>ψ</mml:mi>
                                      <mml:mrow>
                                        <mml:mo>*</mml:mo>
                                        <mml:mo>*</mml:mo>
                                      </mml:mrow>
                                    </mml:msub>
                                  </mml:mrow>
                                </mml:mtd>
                              </mml:mtr>
                            </mml:mtable>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>l</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>〉</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>〈</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>L</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>r</mml:mi>
                              <mml:mn>0</mml:mn>
                            </mml:msub>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mi>u</mml:mi>
                                <mml:mo>,</mml:mo>
                                <mml:mi>w</mml:mi>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mi>r</mml:mi>
                              <mml:mn>0</mml:mn>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>*</mml:mo>
                                <mml:mo>*</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:msubsup>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                          </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:msub>
                                      <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                                      <mml:mrow>
                                        <mml:mo>*</mml:mo>
                                        <mml:mo>*</mml:mo>
                                      </mml:mrow>
                                    </mml:msub>
                                  </mml:mrow>
                                </mml:mtd>
                              </mml:mtr>
                              <mml:mtr>
                                <mml:mtd>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:msub>
                                      <mml:mi>ψ</mml:mi>
                                      <mml:mrow>
                                        <mml:mo>*</mml:mo>
                                        <mml:mo>*</mml:mo>
                                      </mml:mrow>
                                    </mml:msub>
                                  </mml:mrow>
                                </mml:mtd>
                              </mml:mtr>
                            </mml:mtable>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>l</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>〉</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mi>Ω</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>[</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mi>a</mml:mi>
                              <mml:mo>−</mml:mo>
                              <mml:mi>p</mml:mi>
                              <mml:mi>q</mml:mi>
                              <mml:msubsup>
                                <mml:mi>v</mml:mi>
                                <mml:mi>s</mml:mi>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>d</mml:mi>
                                    <mml:mn>2</mml:mn>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msubsup>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>*</mml:mo>
                              <mml:mo>*</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mn>3</mml:mn>
                          </mml:msubsup>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mi>α</mml:mi>
                              <mml:mo>∇</mml:mo>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>*</mml:mo>
                                  <mml:mo>*</mml:mo>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msub>
                              <mml:mo>∇</mml:mo>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>ψ</mml:mi>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>*</mml:mo>
                                  <mml:mo>*</mml:mo>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msub>
                              <mml:mo>+</mml:mo>
                              <mml:mi>α</mml:mi>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>*</mml:mo>
                                  <mml:mo>*</mml:mo>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msub>
                              <mml:mi>Δ</mml:mi>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>ψ</mml:mi>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>*</mml:mo>
                                  <mml:mo>*</mml:mo>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>*</mml:mo>
                              <mml:mo>*</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                          <mml:munderover>
                            <mml:mtext>
                               
                            </mml:mtext>
                            <mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mover>
                                <mml:mtext>
                                   
                                </mml:mtext>
                                <mml:mrow>
                                </mml:mrow>
                              </mml:mover>
                            </mml:mrow>
                          </mml:munderover>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mfrac>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>r</mml:mi>
                              <mml:mn>0</mml:mn>
                            </mml:msub>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>k</mml:mi>
                              <mml:mn>0</mml:mn>
                            </mml:msub>
                            <mml:mi>α</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>(</mml:mo>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mn>1</mml:mn>
                                    <mml:mo>+</mml:mo>
                                    <mml:msub>
                                      <mml:mi>k</mml:mi>
                                      <mml:mn>0</mml:mn>
                                    </mml:msub>
                                    <mml:mi>α</mml:mi>
                                    <mml:msubsup>
                                      <mml:mi>v</mml:mi>
                                      <mml:mi>s</mml:mi>
                                      <mml:mrow>
                                        <mml:msub>
                                          <mml:mi>d</mml:mi>
                                          <mml:mn>2</mml:mn>
                                        </mml:msub>
                                      </mml:mrow>
                                    </mml:msubsup>
                                  </mml:mrow>
                                  <mml:mo>)</mml:mo>
                                </mml:mrow>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mfrac>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>ψ</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:mi>p</mml:mi>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>ψ</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>]</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mtext>d</mml:mtext>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>/</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mstyle displaystyle="true">
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mo>∫</mml:mo>
                          <mml:mi>Ω</mml:mi>
                        </mml:msub>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mfrac>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msubsup>
                                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>*</mml:mo>
                                  <mml:mo>*</mml:mo>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msubsup>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mn>1</mml:mn>
                              <mml:mo>+</mml:mo>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>k</mml:mi>
                                <mml:mn>0</mml:mn>
                              </mml:msub>
                              <mml:mi>α</mml:mi>
                              <mml:msubsup>
                                <mml:mi>v</mml:mi>
                                <mml:mi>s</mml:mi>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>d</mml:mi>
                                    <mml:mn>2</mml:mn>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msubsup>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mfrac>
                          <mml:mtext>d</mml:mtext>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mstyle>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>.</mml:mo>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Here, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> l </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is a linear functional on the space <inline-formula><mml:math><mml:mi> Y </mml:mi></mml:math></inline-formula> satisfying <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> 〈 </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr columnalign="left"><mml:mtd columnalign="left"><mml:mrow><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:mtd></mml:mtr><mml:mtr columnalign="left"><mml:mtd columnalign="left"><mml:mrow><mml:mi> g </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> l </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> 〉 </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mo> ∫ </mml:mo><mml:mi> Ω </mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mi> f </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ϕ </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> ** </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext> d </mml:mtext><mml:mi> x </mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Thus, if <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> a </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi> a </mml:mi><mml:mo> ˜ </mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi> r </mml:mi><mml:mo> ^ </mml:mo></mml:mover><mml:mo> ′ </mml:mo></mml:msup><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , the solution branch <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> undergoes a supercritical bifurcation at the equilibrium point <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mrow><mml:mtext> ** </mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> v </mml:mi><mml:mi> s </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> d </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; if <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> a </mml:mi><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi> a </mml:mi><mml:mo> ˜ </mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi> r </mml:mi><mml:mo> ^ </mml:mo></mml:mover><mml:mo> ′ </mml:mo></mml:msup><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , then this bifurcation is subcritical. </p>
      <p><bold>Theorem 3.2</bold><italic>The following conclusions hold</italic></p>
      <p>If <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi> c </mml:mi><mml:mi> p </mml:mi></mml:mrow><mml:mi> q </mml:mi></mml:mfrac><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:mi> s </mml:mi><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , there exists a small positive number <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> such that the positive solutions <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> u </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> v </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> bifurcating from <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msubsup><mml:mo> − </mml:mo><mml:mi> d </mml:mi></mml:mrow><mml:mi> a </mml:mi></mml:mfrac><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in model (2) are non-degenerate for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Furthermore, if <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> ˜ </mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , then <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> v </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is locally asymptotically stable; if <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> ˜ </mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , then <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> v </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is unstable.If <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:mi> s </mml:mi><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mi> D </mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> d </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , there exists a small positive number <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> such that the positive solutions <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> u </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> v </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> bifurcating from <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mrow><mml:mtext> ** </mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> v </mml:mi><mml:mi> s </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> d </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in model (2) are non-degenerate for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Moreover, if <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:munder><mml:mrow><mml:mtext> lim </mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo><mml:msup><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> + </mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:munder><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo> ∇ </mml:mo><mml:mi> v </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> θ </mml:mi></mml:mfrac><mml:mo> ≠ </mml:mo><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , then when <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> a </mml:mi><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi> a </mml:mi><mml:mo> ˜ </mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> v </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is locally asymptotically stable; otherwise, it is unstable. </p>
      <p><italic>Proof</italic>. We provide a detailed proof for (ii) since (i) can be proven similarly.</p>
      <p>Firstly, from the proof of Theorem 3.1, there exists a constant <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> such that model (2) has a positive solution branch <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> u </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> v </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> bifurcating from <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mrow><mml:mtext> ** </mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> v </mml:mi><mml:mi> s </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> d </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Linearizing the model (2) at the positive solution <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> v </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> v </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and substituting <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> gives</p>
      <disp-formula id="FD66">
        <label>(12)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>χ</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>θ</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mtable>
                  <mml:mtr>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mi>θ</mml:mi>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>ψ</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mi>θ</mml:mi>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                </mml:mtable>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mi>β</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>θ</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mtable>
                  <mml:mtr>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mi>θ</mml:mi>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>ψ</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mi>θ</mml:mi>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                </mml:mtable>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>where</mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>χ</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>θ</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mtable columnalign="left">
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>χ</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mi>θ</mml:mi>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>χ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mi>θ</mml:mi>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>χ</mml:mi>
                          <mml:mn>3</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mi>θ</mml:mi>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>χ</mml:mi>
                          <mml:mn>4</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mi>θ</mml:mi>
                          <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="FD67">
        <mml:math>
          <mml:mtable columnalign="left">
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>χ</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>d</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mi>Δ</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mi>α</mml:mi>
                <mml:mo>∇</mml:mo>
                <mml:mi>v</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>∇</mml:mo>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mi>α</mml:mi>
                <mml:mi>Δ</mml:mi>
                <mml:mi>v</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>r</mml:mi>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>θ</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mi>α</mml:mi>
                    <mml:mi>v</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>θ</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mi>d</mml:mi>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mn>2</mml:mn>
                <mml:mi>a</mml:mi>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>p</mml:mi>
                    <mml:mi>v</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>θ</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                            <mml:mo>+</mml:mo>
                            <mml:mi>q</mml:mi>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>θ</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                          </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:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>χ</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mi>α</mml:mi>
                <mml:mo>∇</mml:mo>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>∇</mml:mo>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mi>α</mml:mi>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>Δ</mml:mi>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>r</mml:mi>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>θ</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mi>α</mml:mi>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>θ</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                            <mml:mo>+</mml:mo>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>k</mml:mi>
                              <mml:mn>0</mml:mn>
                            </mml:msub>
                            <mml:mi>α</mml:mi>
                            <mml:mi>v</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>θ</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                          </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:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>p</mml:mi>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>θ</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mi>q</mml:mi>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>θ</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mo>,</mml:mo>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>χ</mml:mi>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>m</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>v</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>θ</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>r</mml:mi>
                            <mml:mo>+</mml:mo>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>θ</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                          </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:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>c</mml:mi>
                    <mml:mi>p</mml:mi>
                    <mml:mi>v</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>θ</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                            <mml:mo>+</mml:mo>
                            <mml:mi>q</mml:mi>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>θ</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                          </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:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>χ</mml:mi>
                  <mml:mn>4</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>d</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mi>Δ</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mi>s</mml:mi>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:mi>m</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>v</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>θ</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>r</mml:mi>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>θ</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>c</mml:mi>
                    <mml:mi>p</mml:mi>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>θ</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mi>q</mml:mi>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>θ</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mo>.</mml:mo>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>As <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> u </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> v </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> → </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mrow><mml:mtext> ** </mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> v </mml:mi><mml:mi> s </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> d </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> when <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo><mml:msup><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> + </mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , the operator <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> χ </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> satisfies <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> χ </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> → </mml:mo><mml:msub><mml:mi> χ </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo></mml:mo><mml:mo></mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo><mml:msup><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> + </mml:mo></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> χ </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is given by</p>
      <disp-formula id="FD68">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>χ</mml:mi>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mtable>
                  <mml:mtr>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>d</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mi>Δ</mml:mi>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:mi>α</mml:mi>
                        <mml:mo>∇</mml:mo>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>v</mml:mi>
                          <mml:mi>s</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>d</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:mo>∇</mml:mo>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:mi>α</mml:mi>
                        <mml:mi>Δ</mml:mi>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>v</mml:mi>
                          <mml:mi>s</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>d</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:mfrac>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>r</mml:mi>
                              <mml:mn>0</mml:mn>
                            </mml:msub>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>θ</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                            <mml:mo>+</mml:mo>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>k</mml:mi>
                              <mml:mn>0</mml:mn>
                            </mml:msub>
                            <mml:mi>α</mml:mi>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mi>v</mml:mi>
                              <mml:mi>s</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:msub>
                                  <mml:mi>d</mml:mi>
                                  <mml:mn>2</mml:mn>
                                </mml:msub>
                              </mml:mrow>
                            </mml:msubsup>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mfrac>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mi>d</mml:mi>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mi>p</mml:mi>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>v</mml:mi>
                          <mml:mi>s</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>d</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msubsup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mfrac>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>m</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>x</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mi>v</mml:mi>
                              <mml:mi>s</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:msub>
                                  <mml:mi>d</mml:mi>
                                  <mml:mn>2</mml:mn>
                                </mml:msub>
                              </mml:mrow>
                            </mml:msubsup>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>r</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mfrac>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:mi>c</mml:mi>
                        <mml:mi>p</mml:mi>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>v</mml:mi>
                          <mml:mi>s</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>d</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msubsup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>d</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mi>Δ</mml:mi>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:mi>s</mml:mi>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mfrac>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                            <mml:mi>m</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>x</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mi>v</mml:mi>
                              <mml:mi>s</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:msub>
                                  <mml:mi>d</mml:mi>
                                  <mml:mn>2</mml:mn>
                                </mml:msub>
                              </mml:mrow>
                            </mml:msubsup>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mi>r</mml:mi>
                        </mml:mfrac>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                </mml:mtable>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>It is not difficult to verify that zero is the smallest eigenvalue of the operator <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> χ </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , with the corresponding positive eigenfunction being <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ϕ </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> ** </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> ψ </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> ** </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , which has been defined in the proof of Theorem 3.1 (ii). Moreover, all other eigenvalues of the operator <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> χ </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> have positive real parts that are uniformly away from zero. Therefore, by combining linear operator perturbation theory [<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>], we can conclude that when <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is sufficiently small, the operator <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> χ </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> has a unique principal eigenvalue <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> β </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and corresponding eigenfunction <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> ϕ </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> ψ </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , satisfying</p>
      <disp-formula id="FD69">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>β</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>θ</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>→</mml:mo>
            <mml:mn>0</mml:mn>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>ψ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>→</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mtext>**</mml:mtext>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>ψ</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mtext>**</mml:mtext>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>θ</mml:mi>
            <mml:mo>→</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mn>0</mml:mn>
              <mml:mo>+</mml:mo>
            </mml:msup>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Furthermore, all other eigenvalues of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> χ </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> also have positive real parts and are uniformly away from zero. Thus, there exists a sufficiently small positive number <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> such that the positive solution branch <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> u </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> v </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> bifurcating from the trivial steady state <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mrow><mml:mtext> ** </mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> v </mml:mi><mml:mi> s </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> d </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is non-degenerate in the interval <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p>Now, we study the stability of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> v </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . From (12), we find that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> ϕ </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> satisfies</p>
      <disp-formula id="FD70">
        <label>(13)</label>
        <mml:math>
          <mml:mtable>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mi>β</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>d</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mi>Δ</mml:mi>
                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mi>α</mml:mi>
                <mml:mo>∇</mml:mo>
                <mml:mi>v</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>∇</mml:mo>
                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mi>α</mml:mi>
                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>Δ</mml:mi>
                <mml:mi>v</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>r</mml:mi>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>θ</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>θ</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mi>α</mml:mi>
                    <mml:mi>v</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>θ</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mi>d</mml:mi>
                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mn>2</mml:mn>
                <mml:mi>a</mml:mi>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>p</mml:mi>
                    <mml:mi>v</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>θ</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                            <mml:mo>+</mml:mo>
                            <mml:mi>q</mml:mi>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>θ</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mi>α</mml:mi>
                <mml:mo>∇</mml:mo>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>∇</mml:mo>
                <mml:mi>ψ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mi>α</mml:mi>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>Δ</mml:mi>
                <mml:mi>ψ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>r</mml:mi>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>θ</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mi>α</mml:mi>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>θ</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                            <mml:mo>+</mml:mo>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>k</mml:mi>
                              <mml:mn>0</mml:mn>
                            </mml:msub>
                            <mml:mi>α</mml:mi>
                            <mml:mi>v</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>θ</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mi>ψ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>p</mml:mi>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>θ</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mi>q</mml:mi>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>θ</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mi>ψ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>,</mml:mo>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Multiplying both sides of (13) by <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and integrating over Ω, we obtain the equation corresponding to <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula></p>
      <disp-formula id="FD71">
        <label>(14)</label>
        <mml:math display="inline">
          <mml:mtable>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mi>β</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mi>Ω</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mi>θ</mml:mi>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mi>θ</mml:mi>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>
                      </mml:mo>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mi>α</mml:mi>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mi>Ω</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mi>θ</mml:mi>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>∇</mml:mo>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mi>θ</mml:mi>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>∇</mml:mo>
                          <mml:mi>v</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mi>θ</mml:mi>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mi>θ</mml:mi>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>∇</mml:mo>
                      <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mi>θ</mml:mi>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>∇</mml:mo>
                      <mml:mi>v</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mi>θ</mml:mi>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>Δ</mml:mi>
                <mml:mi>v</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>∇</mml:mo>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>∇</mml:mo>
                <mml:mi>ψ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>θ</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>Δ</mml:mi>
                    <mml:mi>ψ</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>θ</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mtext>d</mml:mtext>
                <mml:mi>x</mml:mi>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mi>Ω</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>a</mml:mi>
                          <mml:msup>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mi>θ</mml:mi>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mi>θ</mml:mi>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:mfrac>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mi>p</mml:mi>
                              <mml:mi>q</mml:mi>
                              <mml:msup>
                                <mml:mi>u</mml:mi>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msup>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mi>θ</mml:mi>
                                <mml:mo>)</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mi>v</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mi>θ</mml:mi>
                                <mml:mo>)</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mi>θ</mml:mi>
                                <mml:mo>)</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msup>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mo>(</mml:mo>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:mn>1</mml:mn>
                                      <mml:mo>+</mml:mo>
                                      <mml:mi>q</mml:mi>
                                      <mml:mi>u</mml:mi>
                                      <mml:mrow>
                                        <mml:mo>(</mml:mo>
                                        <mml:mi>θ</mml:mi>
                                        <mml:mo>)</mml:mo>
                                      </mml:mrow>
                                    </mml:mrow>
                                    <mml:mo>)</mml:mo>
                                  </mml:mrow>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msup>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mfrac>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mi>Ω</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mfrac>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>r</mml:mi>
                                <mml:mn>0</mml:mn>
                              </mml:msub>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mi>θ</mml:mi>
                                <mml:mo>)</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>k</mml:mi>
                                <mml:mn>0</mml:mn>
                              </mml:msub>
                              <mml:mi>α</mml:mi>
                              <mml:mi>u</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mi>θ</mml:mi>
                                <mml:mo>)</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msup>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mo>(</mml:mo>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:mn>1</mml:mn>
                                      <mml:mo>+</mml:mo>
                                      <mml:msub>
                                        <mml:mi>k</mml:mi>
                                        <mml:mn>0</mml:mn>
                                      </mml:msub>
                                      <mml:mi>α</mml:mi>
                                      <mml:mi>v</mml:mi>
                                      <mml:mrow>
                                        <mml:mo>(</mml:mo>
                                        <mml:mi>θ</mml:mi>
                                        <mml:mo>)</mml:mo>
                                      </mml:mrow>
                                    </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:mfrac>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mi>p</mml:mi>
                              <mml:msup>
                                <mml:mi>u</mml:mi>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msup>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mi>θ</mml:mi>
                                <mml:mo>)</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mi>ψ</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mi>θ</mml:mi>
                                <mml:mo>)</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mn>1</mml:mn>
                              <mml:mo>+</mml:mo>
                              <mml:mi>q</mml:mi>
                              <mml:mi>u</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mi>θ</mml:mi>
                                <mml:mo>)</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mfrac>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>,</mml:mo>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Dividing both sides of (14) by <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and letting <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , we obtain</p>
      <disp-formula id="FD72">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:munder>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>lim</mml:mtext>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>θ</mml:mi>
                <mml:mo>→</mml:mo>
                <mml:msup>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
            </mml:munder>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>β</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>θ</mml:mi>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mi>N</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mi>Ω</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mtext>**</mml:mtext>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>where</p>
      <disp-formula id="FD73">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>N</mml:mi>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mi>Ω</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>a</mml:mi>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>*</mml:mo>
                          <mml:mo>*</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mn>3</mml:mn>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:mi>p</mml:mi>
                      <mml:mi>q</mml:mi>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>v</mml:mi>
                        <mml:mi>s</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>d</mml:mi>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>*</mml:mo>
                          <mml:mo>*</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mn>3</mml:mn>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:mi>α</mml:mi>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>*</mml:mo>
                          <mml:mo>*</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:mi>Δ</mml:mi>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>ψ</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>*</mml:mo>
                          <mml:mo>*</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:mi>α</mml:mi>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>*</mml:mo>
                          <mml:mo>*</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>∇</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>*</mml:mo>
                          <mml:mo>*</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>∇</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>ψ</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>*</mml:mo>
                          <mml:mo>*</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mfrac>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msubsup>
                                <mml:mi>r</mml:mi>
                                <mml:mn>0</mml:mn>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>*</mml:mo>
                                  <mml:mo>*</mml:mo>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msubsup>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>k</mml:mi>
                                <mml:mn>0</mml:mn>
                              </mml:msub>
                              <mml:mi>α</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msup>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mo>(</mml:mo>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:mn>1</mml:mn>
                                      <mml:mo>+</mml:mo>
                                      <mml:msub>
                                        <mml:mi>k</mml:mi>
                                        <mml:mn>0</mml:mn>
                                      </mml:msub>
                                      <mml:mi>α</mml:mi>
                                      <mml:msubsup>
                                        <mml:mi>v</mml:mi>
                                        <mml:mi>s</mml:mi>
                                        <mml:mrow>
                                          <mml:msub>
                                            <mml:mi>d</mml:mi>
                                            <mml:mn>2</mml:mn>
                                          </mml:msub>
                                        </mml:mrow>
                                      </mml:msubsup>
                                    </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>p</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>*</mml:mo>
                          <mml:mo>*</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>ψ</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>*</mml:mo>
                          <mml:mo>*</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Therefore, when <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> a </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi> a </mml:mi><mml:mo> ˜ </mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , we have <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> N </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , which implies that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> β </mml:mi><mml:mo> ′ </mml:mo></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , indicating that the bifurcated solution is unstable. Conversely, when <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> a </mml:mi><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi> a </mml:mi><mml:mo> ˜ </mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , we find <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> N </mml:mi><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , leading to <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> β </mml:mi><mml:mo> ′ </mml:mo></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , which signifies that the bifurcated solution is locally stable. </p>
    </sec>
    <sec id="sec4">
      <title>4. Discussion</title>
      <p>This paper focuses on a class of Holling-Tanner predator-prey models that incorporate predator attraction behavior and fear effects. Using the prey population growth rate <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> r </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as a bifurcation parameter, we theoretically derive the necessary and sufficient conditions for the local bifurcation of the model from semi-trivial solutions and analyze the linear stability of the local bifurcated solutions. The results indicate that the stability of the bifurcated solutions depends on the relationship between internal system parameters (such as the intraspecific competition coefficient of prey <inline-formula><mml:math><mml:mi> a </mml:mi></mml:math></inline-formula> , the intensity of predator interference <inline-formula><mml:math><mml:mi> p </mml:mi></mml:math></inline-formula> , etc.) and their corresponding critical threshold values: when the parameter values lead to a supercritical bifurcation, small amplitude positive steady-state solutions are linearly stable, suggesting that stable spatially heterogeneous patterns can form in the vicinity of the critical parameters. Conversely, when the bifurcation is subcritical, the corresponding positive steady-state solutions are linearly unstable, indicating that the system may exhibit delayed phenomena or branching behavior of large amplitude solutions. These theoretical results not only enhance the qualitative theoretical framework of predator-prey models incorporating fear effects and chemotaxis in spatially heterogeneous environments but also provide a solid mathematical foundation for understanding the spatial distribution patterns of populations driven by fear effects in actual ecological systems.</p>
      <p>Future research will focus on the following directions: 1) in-depth analysis of the global bifurcation structure; 2) bifurcation analysis under the combined effects of multiple parameters; 3) asymptotic behavior in degenerate critical cases; 4) numerical simulations to validate theoretical results.</p>
    </sec>
  </body>
  <back>
    <ref-list>
      <title>References</title>
      <ref id="B1">
        <label>1.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Kareiva, P. and Odell, G. (1987) Swarms of Predators Exhibit “Preytaxis” If Individual Predators Use Area-Restricted Search. <italic>The American Naturalist</italic>, 130, 233-270. <underline> https://doi.org/10.1086/284707 </underline><pub-id pub-id-type="doi">10.1086/284707</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1086/284707">https://doi.org/10.1086/284707</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Kareiva, P.</string-name>
              <string-name>Odell, G.</string-name>
            </person-group>
            <year>1987</year>
            <article-title>Swarms of Predators Exhibit “Preytaxis” If Individual Predators Use Area-Restricted Search</article-title>
            <source>The American Naturalist</source>
            <volume>130</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1086/284707</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B2">
        <label>2.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Lu, F., Yang, Y., Ye, L. and Wu, D. (2024) Roles of Delay on a Food-Limited Predator-Prey Model with Prey-Taxis. <italic>Computational and Applied Mathematics</italic>, 43, Article No. 284. <underline> https://doi.org/10.1007/s40314-024-02814-3 </underline><pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s40314-024-02814-3</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1007/s40314-024-02814-3">https://doi.org/10.1007/s40314-024-02814-3</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Lu, F.</string-name>
              <string-name>Yang, Y.</string-name>
              <string-name>Ye, L.</string-name>
              <string-name>Wu, D.</string-name>
            </person-group>
            <year>2024</year>
            <article-title>Roles of Delay on a Food-Limited Predator-Prey Model with Prey-Taxis</article-title>
            <source>Computational and Applied Mathematics</source>
            <volume>43</volume>
            <elocation-id>No</elocation-id>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s40314-024-02814-3</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B3">
        <label>3.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Zhao, Z. and Hu, H. (2023) Boundedness, Stability and Pattern Formation for a Predator-Prey Model with Sigmoid Functional Response and Prey-Taxis. <italic>Electronic Journal of Differential Equations</italic>, 2023, Article ID: 37. <underline> https://doi.org/10.58997/ejde.2023.37 </underline><pub-id pub-id-type="doi">10.58997/ejde.2023.37</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.58997/ejde.2023.37">https://doi.org/10.58997/ejde.2023.37</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Zhao, Z.</string-name>
              <string-name>Hu, H.</string-name>
              <string-name>Boundedness, S</string-name>
            </person-group>
            <year>2023</year>
            <article-title>Boundedness, Stability and Pattern Formation for a Predator-Prey Model with Sigmoid Functional Response and Prey-Taxis</article-title>
            <source>Electronic Journal of Differential Equations</source>
            <volume>2023</volume>
            <fpage>37</fpage>
            <elocation-id>ID</elocation-id>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.58997/ejde.2023.37</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B4">
        <label>4.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Zhang, L., Ma, Z. and Fu, T. (2025) Stability Analysis for a Holling II Predator-Prey Systems with Prey-Taxis and Harvesting Rate. <italic>Advances in Continuous and Discrete Models</italic>, 2025, Article ID: 99. <underline> https://doi.org/10.1186/s13662-025-03956-2 </underline><pub-id pub-id-type="doi">10.1186/s13662-025-03956-2</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1186/s13662-025-03956-2">https://doi.org/10.1186/s13662-025-03956-2</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Zhang, L.</string-name>
              <string-name>Ma, Z.</string-name>
              <string-name>Fu, T.</string-name>
            </person-group>
            <year>2025</year>
            <article-title>Stability Analysis for a Holling II Predator-Prey Systems with Prey-Taxis and Harvesting Rate</article-title>
            <source>Advances in Continuous and Discrete Models</source>
            <volume>2025</volume>
            <fpage>99</fpage>
            <elocation-id>ID</elocation-id>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1186/s13662-025-03956-2</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B5">
        <label>5.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Cao, J., Li, F. and Hao, P. (2022) Steady States of a Diffusive Predator-Prey Model with Prey-Taxis and Fear Effect. <italic>Boundary Value Problems</italic>, 2022, Article ID: 105. <underline> https://doi.org/10.1186/s13661-022-01685-z </underline><pub-id pub-id-type="doi">10.1186/s13661-022-01685-z</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1186/s13661-022-01685-z">https://doi.org/10.1186/s13661-022-01685-z</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Cao, J.</string-name>
              <string-name>Li, F.</string-name>
              <string-name>Hao, P.</string-name>
            </person-group>
            <year>2022</year>
            <article-title>Steady States of a Diffusive Predator-Prey Model with Prey-Taxis and Fear Effect</article-title>
            <source>Boundary Value Problems</source>
            <volume>2022</volume>
            <fpage>105</fpage>
            <elocation-id>ID</elocation-id>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1186/s13661-022-01685-z</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B6">
        <label>6.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Zhang, L. and Fu, S. (2019) Global Bifurcation for a Holling-Tanner Predator-Prey Model with Prey-Taxis. <italic>Nonlinear Analysis</italic>: <italic>Real World Applications</italic>, 47, 460-472. <underline> https://doi.org/10.1016/j.nonrwa.2018.12.002 </underline><pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.nonrwa.2018.12.002</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1016/j.nonrwa.2018.12.002">https://doi.org/10.1016/j.nonrwa.2018.12.002</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Zhang, L.</string-name>
              <string-name>Fu, S.</string-name>
            </person-group>
            <year>2019</year>
            <article-title>Global Bifurcation for a Holling-Tanner Predator-Prey Model with Prey-Taxis</article-title>
            <source>Nonlinear Analysis: Real World Applications</source>
            <volume>47</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.nonrwa.2018.12.002</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B7">
        <label>7.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Creel, S. and Christianson, D. (2008) Relationships between Direct Predation and Risk Effects. <italic>Trends in Ecology &amp; Evolution</italic>, 23, 194-201. <underline> https://doi.org/10.1016/j.tree.2007.12.004 </underline><pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.tree.2007.12.004</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">18308423</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1016/j.tree.2007.12.004">https://doi.org/10.1016/j.tree.2007.12.004</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Creel, S.</string-name>
              <string-name>Christianson, D.</string-name>
            </person-group>
            <year>2008</year>
            <article-title>Relationships between Direct Predation and Risk Effects</article-title>
            <source>Trends in Ecology &amp; Evolution</source>
            <volume>23</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.tree.2007.12.004</pub-id>
            <pub-id pub-id-type="pmid">18308423</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B8">
        <label>8.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Chen, M. and Wu, R. (2023) Dynamics of a Harvested Predator–Prey Model with Predator-Taxis. <italic>Bulletin of the Malaysian Mathematical Sciences Society</italic>, 46, Article No. 76. <underline> https://doi.org/10.1007/s40840-023-01470-w </underline><pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s40840-023-01470-w</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1007/s40840-023-01470-w">https://doi.org/10.1007/s40840-023-01470-w</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Chen, M.</string-name>
              <string-name>Wu, R.</string-name>
            </person-group>
            <year>2023</year>
            <article-title>Dynamics of a Harvested Predator–Prey Model with Predator-Taxis</article-title>
            <source>Bulletin of the Malaysian Mathematical Sciences Society</source>
            <volume>46</volume>
            <elocation-id>No</elocation-id>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s40840-023-01470-w</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B9">
        <label>9.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Zhang, H. (2024) Dynamics Behavior of a Predator-Prey Diffusion Model Incorporating Hunting Cooperation and Predator-Taxis. <italic>Mathematics</italic>, 12, Article 1474. <underline> https://doi.org/10.3390/math12101474 </underline><pub-id pub-id-type="doi">10.3390/math12101474</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.3390/math12101474">https://doi.org/10.3390/math12101474</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Zhang, H.</string-name>
            </person-group>
            <year>2024</year>
            <article-title>Dynamics Behavior of a Predator-Prey Diffusion Model Incorporating Hunting Cooperation and Predator-Taxis</article-title>
            <source>Mathematics</source>
            <volume>12</volume>
            <elocation-id>1474</elocation-id>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.3390/math12101474</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B10">
        <label>10.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Lv, Y. (2025) Influence of Predator–Taxis and Time Delay on the Dynamical Behavior of a Predator-Prey Model with Prey Refuge and Predator Harvesting. <italic>Chaos</italic>, <italic>Solitons &amp; Fractals</italic>, 196, Article 116388. <underline> https://doi.org/10.1016/j.chaos.2025.116388 </underline><pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.chaos.2025.116388</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1016/j.chaos.2025.116388">https://doi.org/10.1016/j.chaos.2025.116388</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Lv, Y.</string-name>
              <string-name>Chaos, S</string-name>
            </person-group>
            <year>2025</year>
            <article-title>Influence of Predator–Taxis and Time Delay on the Dynamical Behavior of a Predator-Prey Model with Prey Refuge and Predator Harvesting</article-title>
            <source>Chaos</source>
            <volume>196</volume>
            <elocation-id>116388</elocation-id>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.chaos.2025.116388</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B11">
        <label>11.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Lv, Y. (2024) Inhomogeneous Hopf Bifurcation in a Diffusive Predator-Prey System with Indirect Predator-Taxis. <italic>International Journal of Computational Methods</italic>, 22, Article 2450035. <underline> https://doi.org/10.1142/s021987622450035x </underline><pub-id pub-id-type="doi">10.1142/s021987622450035x</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1142/s021987622450035x">https://doi.org/10.1142/s021987622450035x</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Lv, Y.</string-name>
            </person-group>
            <year>2024</year>
            <article-title>Inhomogeneous Hopf Bifurcation in a Diffusive Predator-Prey System with Indirect Predator-Taxis</article-title>
            <source>International Journal of Computational Methods</source>
            <volume>22</volume>
            <elocation-id>2450035</elocation-id>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1142/s021987622450035x</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B12">
        <label>12.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Wang, J. and Zou, X. (2025) On Steady States of a Predator-Prey Model with Predator-Taxis and Spatial Heterogeneity. <italic>Applicable Analysis</italic>, 104, 2873-2916. <underline> https://doi.org/10.1080/00036811.2025.2544995 </underline><pub-id pub-id-type="doi">10.1080/00036811.2025.2544995</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1080/00036811.2025.2544995">https://doi.org/10.1080/00036811.2025.2544995</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Wang, J.</string-name>
              <string-name>Zou, X.</string-name>
            </person-group>
            <year>2025</year>
            <article-title>On Steady States of a Predator-Prey Model with Predator-Taxis and Spatial Heterogeneity</article-title>
            <source>Applicable Analysis</source>
            <volume>104</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/00036811.2025.2544995</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B13">
        <label>13.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Wang, X., Zanette, L. and Zou, X. (2016) Modelling the Fear Effect in Predator-Prey Interactions. <italic>Journal of Mathematical Biology</italic>, 73, 1179-1204. <underline> https://doi.org/10.1007/s00285-016-0989-1 </underline><pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s00285-016-0989-1</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">27002514</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1007/s00285-016-0989-1">https://doi.org/10.1007/s00285-016-0989-1</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Wang, X.</string-name>
              <string-name>Zanette, L.</string-name>
              <string-name>Zou, X.</string-name>
            </person-group>
            <year>2016</year>
            <article-title>Modelling the Fear Effect in Predator-Prey Interactions</article-title>
            <source>Journal of Mathematical Biology</source>
            <volume>73</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s00285-016-0989-1</pub-id>
            <pub-id pub-id-type="pmid">27002514</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B14">
        <label>14.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Wei, Z. and Chen, F. (2023) Dynamics of a Delayed Predator-Prey Model with Prey Refuge, Allee Effect and Fear Effect. <italic>International Journal of Bifurcation and Chaos</italic>, 33, Article 2350036. <underline> https://doi.org/10.1142/s0218127423500360 </underline><pub-id pub-id-type="doi">10.1142/s0218127423500360</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1142/s0218127423500360">https://doi.org/10.1142/s0218127423500360</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Wei, Z.</string-name>
              <string-name>Chen, F.</string-name>
              <string-name>Refuge, A</string-name>
            </person-group>
            <year>2023</year>
            <article-title>Dynamics of a Delayed Predator-Prey Model with Prey Refuge, Allee Effect and Fear Effect</article-title>
            <source>International Journal of Bifurcation and Chaos</source>
            <volume>33</volume>
            <elocation-id>2350036</elocation-id>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1142/s0218127423500360</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B15">
        <label>15.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Thirthar, A.A., Majeed, S.J., Alqudah, M.A., Panja, P. and Abdeljawad, T. (2022) Fear Effect in a Predator-Prey Model with Additional Food, Prey Refuge and Harvesting on Super Predator. <italic>Chaos</italic>, <italic>Solitons &amp; Fractals</italic>, 159, Article 112091. <underline> https://doi.org/10.1016/j.chaos.2022.112091 </underline><pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.chaos.2022.112091</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1016/j.chaos.2022.112091">https://doi.org/10.1016/j.chaos.2022.112091</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Thirthar, A.A.</string-name>
              <string-name>Majeed, S.J.</string-name>
              <string-name>Alqudah, M.A.</string-name>
              <string-name>Panja, P.</string-name>
              <string-name>Abdeljawad, T.</string-name>
              <string-name>Food, P</string-name>
              <string-name>Chaos, S</string-name>
            </person-group>
            <year>2022</year>
            <article-title>Fear Effect in a Predator-Prey Model with Additional Food, Prey Refuge and Harvesting on Super Predator</article-title>
            <source>Chaos</source>
            <volume>159</volume>
            <elocation-id>112091</elocation-id>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.chaos.2022.112091</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B16">
        <label>16.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Ishaque, W., Din, Q., Khan, K.A. and Mabela, R.M. (2024) Dynamics of Predator-Prey Model Based on Fear Effect with Bifurcation Analysis and Chaos Control. <italic>Qualitative Theory of Dynamical Systems</italic>, 23, Article No. 26. <underline> https://doi.org/10.1007/s12346-023-00878-w </underline><pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s12346-023-00878-w</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1007/s12346-023-00878-w">https://doi.org/10.1007/s12346-023-00878-w</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Ishaque, W.</string-name>
              <string-name>Din, Q.</string-name>
              <string-name>Khan, K.A.</string-name>
              <string-name>Mabela, R.M.</string-name>
            </person-group>
            <year>2024</year>
            <article-title>Dynamics of Predator-Prey Model Based on Fear Effect with Bifurcation Analysis and Chaos Control</article-title>
            <source>Qualitative Theory of Dynamical Systems</source>
            <volume>23</volume>
            <elocation-id>No</elocation-id>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s12346-023-00878-w</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B17">
        <label>17.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Liang, Z. and Meng, X. (2023) Stability and Hopf Bifurcation of a Multiple Delayed Predator-Prey System with Fear Effect, Prey Refuge and Crowley-Martin Function. <italic>Chaos</italic>, <italic>Solitons &amp; Fractals</italic>, 175, Article 113955. <underline> https://doi.org/10.1016/j.chaos.2023.113955 </underline><pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.chaos.2023.113955</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1016/j.chaos.2023.113955">https://doi.org/10.1016/j.chaos.2023.113955</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Liang, Z.</string-name>
              <string-name>Meng, X.</string-name>
              <string-name>Effect, P</string-name>
              <string-name>Chaos, S</string-name>
            </person-group>
            <year>2023</year>
            <article-title>Stability and Hopf Bifurcation of a Multiple Delayed Predator-Prey System with Fear Effect, Prey Refuge and Crowley-Martin Function</article-title>
            <source>Chaos</source>
            <volume>175</volume>
            <elocation-id>113955</elocation-id>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.chaos.2023.113955</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B18">
        <label>18.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Du, Y. and Shi, J. (2007) Allee Effect and Bistability in a Spatially Heterogeneous Predator-Prey Model. <italic>Transactions of the American Mathematical Society</italic>, 359, 4557-4594. <underline> https://doi.org/10.1090/s0002-9947-07-04262-6 </underline><pub-id pub-id-type="doi">10.1090/s0002-9947-07-04262-6</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1090/s0002-9947-07-04262-6">https://doi.org/10.1090/s0002-9947-07-04262-6</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Du, Y.</string-name>
              <string-name>Shi, J.</string-name>
            </person-group>
            <year>2007</year>
            <article-title>Allee Effect and Bistability in a Spatially Heterogeneous Predator-Prey Model</article-title>
            <source>Transactions of the American Mathematical Society</source>
            <volume>359</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1090/s0002-9947-07-04262-6</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B19">
        <label>19.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Crandall, M.G. and Rabinowitz, P.H. (1971) Bifurcation from Simple Eigenvalues. <italic>Journal of Functional Analysis</italic>, 8, 321-340. <underline> https://doi.org/10.1016/0022-1236(71)90015-2 </underline><pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0022-1236(71)90015-2</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1016/0022-1236(71)90015-2">https://doi.org/10.1016/0022-1236(71)90015-2</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Crandall, M.G.</string-name>
              <string-name>Rabinowitz, P.H.</string-name>
            </person-group>
            <year>1971</year>
            <article-title>Bifurcation from Simple Eigenvalues</article-title>
            <source>Journal of Functional Analysis</source>
            <volume>1236</volume>
            <issue>71</issue>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0022-1236(71)90015-2</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B20">
        <label>20.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Gilbarg, D. and Trudinger, N.S. (1983) Elliptic Partial Differential Equations of Second Order. Spring-Verlag.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Gilbarg, D.</string-name>
              <string-name>Trudinger, N.S.</string-name>
            </person-group>
            <year>1983</year>
            <article-title>Elliptic Partial Differential Equations of Second Order</article-title>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B21">
        <label>21.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Shi, J. (1999) Persistence and Bifurcation of Degenerate Solutions. <italic>Journal of Functional Analysis</italic>, 169, 494-531. <underline> https://doi.org/10.1006/jfan.1999.3483 </underline><pub-id pub-id-type="doi">10.1006/jfan.1999.3483</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1006/jfan.1999.3483">https://doi.org/10.1006/jfan.1999.3483</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Shi, J.</string-name>
            </person-group>
            <year>1999</year>
            <article-title>Persistence and Bifurcation of Degenerate Solutions</article-title>
            <source>Journal of Functional Analysis</source>
            <volume>169</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1006/jfan.1999.3483</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B22">
        <label>22.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Kato, T. (1966) Perturbation Theory for Linear Operators. Springer.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Kato, T.</string-name>
            </person-group>
            <year>1966</year>
            <article-title>Perturbation Theory for Linear Operators</article-title>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
    </ref-list>
  </back>
</article>