<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.4 20241031//EN" "JATS-journalpublishing1-4.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" article-type="research-article" dtd-version="1.4" xml:lang="en">
  <front>
    <journal-meta>
      <journal-id journal-id-type="publisher-id">ajcm</journal-id>
      <journal-title-group>
        <journal-title>American Journal of Computational Mathematics</journal-title>
      </journal-title-group>
      <issn pub-type="epub">2161-1211</issn>
      <issn pub-type="ppub">2161-1203</issn>
      <publisher>
        <publisher-name>Scientific Research Publishing</publisher-name>
      </publisher>
    </journal-meta>
    <article-meta>
      <article-id pub-id-type="doi">10.4236/ajcm.2026.162008</article-id>
      <article-id pub-id-type="publisher-id">ajcm-152181</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>Economic Cascadic Tensor Multigrid Method Based on Finite Element Discretization for 3D Partial Differential Equations</article-title>
      </title-group>
      <contrib-group>
        <contrib contrib-type="author">
          <contrib-id contrib-id-type="orcid">0009-0006-0445-137X</contrib-id>
          <name name-style="western">
            <surname>Huang</surname>
            <given-names>Jingyu</given-names>
          </name>
          <xref ref-type="aff" rid="aff1">1</xref>
        </contrib>
        <contrib contrib-type="author" corresp="yes">
          <contrib-id contrib-id-type="orcid">0000-0001-8166-0243</contrib-id>
          <name name-style="western">
            <surname>Li</surname>
            <given-names>Chenliang</given-names>
          </name>
          <xref ref-type="aff" rid="aff1">1</xref>
        </contrib>
      </contrib-group>
      <aff id="aff1"><label>1</label> School of Mathematics and Computing Science, Guilin University of Electronic Technology, Guilin, China </aff>
      <author-notes>
        <fn fn-type="conflict" id="fn-conflict">
          <p>The authors declare no conflicts of interest regarding the publication of this paper.</p>
        </fn>
      </author-notes>
      <pub-date pub-type="epub">
        <day>02</day>
        <month>06</month>
        <year>2026</year>
      </pub-date>
      <pub-date pub-type="collection">
        <month>06</month>
        <year>2026</year>
      </pub-date>
      <volume>16</volume>
      <issue>02</issue>
      <fpage>143</fpage>
      <lpage>150</lpage>
      <history>
        <date date-type="received">
          <day>03</day>
          <month>05</month>
          <year>2026</year>
        </date>
        <date date-type="accepted">
          <day>26</day>
          <month>06</month>
          <year>2026</year>
        </date>
        <date date-type="published">
          <day>29</day>
          <month>06</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/ajcm.2026.162008">https://doi.org/10.4236/ajcm.2026.162008</self-uri>
      <abstract>
        <p>In this paper, based on Tucker product tensor form, we present an economic cascadic tensor multigrid method(ECTMG) for the 3D partial differential equations discretized by the finite element method. Meanwhile, we provide the convergence analysis of the new method. Finally, we verify the effectiveness of the new method through some numerical examples.</p>
      </abstract>
      <kwd-group kwd-group-type="author-generated" xml:lang="en">
        <kwd>Partial Differential Equations</kwd>
        <kwd>Economic Cascadic Tensor Multigrid Method</kwd>
        <kwd>Tucker Product</kwd>
        <kwd>Finite Element Method</kwd>
      </kwd-group>
    </article-meta>
  </front>
  <body>
    <sec id="sec1">
      <title>1. Introduction</title>
      <p>The finite element method is widely applied in fields such as industrial equipment [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>], biomedicine [<xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>][<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>], and new energy catalysis [<xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>]. Partial differential equations are discretized into linear equation systems (1) through the finite element method [<xref ref-type="bibr" rid="B5">5</xref>]. </p>
      <disp-formula id="FD1">
        <label>(1)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>A</mml:mi>
            <mml:mi>x</mml:mi>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mi>b</mml:mi>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> A </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:munderover><mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"><mml:mo> ∑ </mml:mo></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mi> N </mml:mi></mml:munderover><mml:mtext>   </mml:mtext><mml:msub><mml:mi> I </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> J </mml:mi><mml:mi> N </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> ⊗ </mml:mo><mml:mo> ⋯ </mml:mo><mml:mo> ⊗ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> I </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> J </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> ⊗ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> A </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo> ⊗ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> I </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> J </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> ⊗ </mml:mo><mml:mo> ⋯ </mml:mo><mml:mo> ⊗ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> I </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> J </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> A </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> J </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub><mml:mo> × </mml:mo><mml:msub><mml:mi> J </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mo> ⋯ </mml:mo><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> N </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> A </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo> ⊗ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> I </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> J </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> represent as follows </p>
      <disp-formula id="FD2">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msup>
              <mml:mi>A</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:msup>
            <mml:mo>⊗</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>I</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>J</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </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>a</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>11</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>I</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>J</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mi>k</mml:mi>
                                <mml:mo>−</mml:mo>
                                <mml:mn>1</mml:mn>
                              </mml:mrow>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mo>⋯</mml:mo>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>a</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>J</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>I</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>J</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mi>k</mml:mi>
                                <mml:mo>−</mml:mo>
                                <mml:mn>1</mml:mn>
                              </mml:mrow>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mo>⋮</mml:mo>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mo>⋱</mml:mo>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mo>⋮</mml:mo>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>a</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>J</mml:mi>
                              <mml:mn>1</mml:mn>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>I</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>J</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mi>k</mml:mi>
                                <mml:mo>−</mml:mo>
                                <mml:mn>1</mml:mn>
                              </mml:mrow>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mo>⋯</mml:mo>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>a</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>J</mml:mi>
                              <mml:mn>1</mml:mn>
                            </mml:msub>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>J</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>I</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>J</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mi>k</mml:mi>
                                <mml:mo>−</mml:mo>
                                <mml:mn>1</mml:mn>
                              </mml:mrow>
                            </mml:msub>
                          </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:math>
      </disp-formula>
      <p>Chen and Lu [<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>] equivalently transform the linear system (1) into the following Sylvester tensor equation </p>
      <disp-formula id="FD3">
        <label>(2)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi mathvariant="script">X</mml:mi>
            <mml:msub>
              <mml:mo>×</mml:mo>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:msup>
              <mml:mi>A</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:msup>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mi mathvariant="script">X</mml:mi>
            <mml:msub>
              <mml:mo>×</mml:mo>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:msup>
              <mml:mi>A</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:msup>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mo>⋯</mml:mo>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mi mathvariant="script">X</mml:mi>
            <mml:msub>
              <mml:mo>×</mml:mo>
              <mml:mi>N</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:msup>
              <mml:mi>A</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>N</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:msup>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mi mathvariant="script">D</mml:mi>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>with <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> A </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> J </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub><mml:mo> × </mml:mo><mml:msub><mml:mi> J </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mo> ⋯ </mml:mo><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> N </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script"> D </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> J </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> × </mml:mo><mml:mo> ⋯ </mml:mo><mml:mo> × </mml:mo><mml:msub><mml:mi> J </mml:mi><mml:mi> N </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script"> X </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> J </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> × </mml:mo><mml:msub><mml:mi> J </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> × </mml:mo><mml:mo> ⋯ </mml:mo><mml:mo> × </mml:mo><mml:msub><mml:mi> J </mml:mi><mml:mi> N </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . The mode-k product of <inline-formula><mml:math><mml:mi mathvariant="script"> X </mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mi mathvariant="script"> A </mml:mi></mml:math></inline-formula> is denoted by <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script"> X </mml:mi><mml:msub><mml:mo> × </mml:mo><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi> A </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , the result is of size <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> J </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> × </mml:mo><mml:mo> ⋯ </mml:mo><mml:mo> × </mml:mo><mml:msub><mml:mi> J </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> × </mml:mo><mml:mi> J </mml:mi><mml:mo> × </mml:mo><mml:msub><mml:mi> J </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> × </mml:mo><mml:mo> ⋯ </mml:mo><mml:mo> × </mml:mo><mml:msub><mml:mi> J </mml:mi><mml:mi> N </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , and its entries are defined by </p>
      <disp-formula id="FD4">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi mathvariant="script">X</mml:mi>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>×</mml:mo>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>A</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>⋯</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mi>j</mml:mi>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>⋯</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mi>N</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:munderover>
              <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                <mml:mo>∑</mml:mo>
              </mml:mstyle>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>J</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:munderover>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:msub>
              <mml:mi>x</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>⋯</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>⋯</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mi>N</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>a</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>j</mml:mi>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Compared with Equation (1), Equation (2) reduces the storage space required for the solution process, thereby improving the solution efficiency. Grasedyck <italic>et al.</italic> [<xref ref-type="bibr" rid="B5">5</xref>] utilized the finite element method and expressed <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> A </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> i </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in Equation (2) as follows </p>
      <disp-formula id="FD5">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msup>
              <mml:mi>A</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:msup>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>M</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mi>i</mml:mi>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msup>
                  </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:msup>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>A</mml:mi>
                <mml:mo>˜</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:msup>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Here, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> M </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> i </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> represents the mass matrix, and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi> A </mml:mi><mml:mo> ˜ </mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> i </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the coefficient matrix obtained by the finite element method. </p>
      <p>The structure of this paper is as follows. In Section 2, we discretize the high-dimensional partial differential equation by the finite element method, and give the convergence analysis of the new method. Section 3 shows and discusses the numerical results. Finally, in Section 4, we conclude this article with some content.</p>
    </sec>
    <sec id="sec2">
      <title>2. Main Result</title>
      <sec id="sec2dot1">
        <title>2.1. Discretization of 3D PDE by Cubic Element</title>
        <p>Let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> ⊂ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> be a bounded Lipschitz domain with boundary <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mo> ∂ </mml:mo><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> Γ </mml:mi><mml:mi> D </mml:mi></mml:msub><mml:mo> ∪ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> Γ </mml:mi><mml:mi> N </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Γ </mml:mi><mml:mi> D </mml:mi></mml:msub><mml:mo> ∩ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> Γ </mml:mi><mml:mi> N </mml:mi></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mo> ∅ </mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mtext> meas </mml:mtext><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Γ </mml:mi><mml:mi> D </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Consider the following elliptic boundary value problem: </p>
        <disp-formula id="FD6">
          <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:mo>∇</mml:mo>
                          <mml:mo>⋅</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mi>A</mml:mi>
                              <mml:mo>∇</mml:mo>
                              <mml:mi>u</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>+</mml:mo>
                          <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                            <mml:mi>b</mml:mi>
                          </mml:mstyle>
                          <mml:mo>⋅</mml:mo>
                          <mml:mo>∇</mml:mo>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mo>+</mml:mo>
                          <mml:mi>c</mml:mi>
                          <mml:mo>
                          </mml:mo>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mo>=</mml:mo>
                          <mml:mi>f</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mtext>in</mml:mtext>
                          <mml:mtext>
                             
                          </mml:mtext>
                          <mml:mi>Ω</mml:mi>
                          <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:mo>=</mml:mo>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mtext>on</mml:mtext>
                          <mml:mtext>
                             
                          </mml:mtext>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>Γ</mml:mi>
                            <mml:mi>D</mml:mi>
                          </mml:msub>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr columnalign="left">
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mi>A</mml:mi>
                              <mml:mo>∇</mml:mo>
                              <mml:mi>u</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>⋅</mml:mo>
                          <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                          </mml:mstyle>
                          <mml:mo>=</mml:mo>
                          <mml:mi>g</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mtext>on</mml:mtext>
                          <mml:mtext>
                             
                          </mml:mtext>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>Γ</mml:mi>
                            <mml:mi>N</mml:mi>
                          </mml:msub>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                  </mml:mtable>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>where </p>
        <p><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> A </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 9 </mml:mn><mml:mo> × </mml:mo><mml:mn> 9 </mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is symmetric and positive definite: there exist constants <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mi> β </mml:mi><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> such that </p>
        <disp-formula id="FD7">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>α</mml:mi>
              <mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mi>ξ</mml:mi>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msup>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:msup>
                <mml:mi>ξ</mml:mi>
                <mml:mtext>T</mml:mtext>
              </mml:msup>
              <mml:mi>A</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>x</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>ξ</mml:mi>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:mi>β</mml:mi>
              <mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mi>ξ</mml:mi>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msup>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mo>∀</mml:mo>
              <mml:mi>ξ</mml:mi>
              <mml:mo>∈</mml:mo>
              <mml:msup>
                <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                <mml:mn>3</mml:mn>
              </mml:msup>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>a</mml:mtext>
              <mml:mo>.</mml:mo>
              <mml:mtext>e</mml:mtext>
              <mml:mo>.</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>x</mml:mi>
              <mml:mo>∈</mml:mo>
              <mml:mi>Ω</mml:mi>
              <mml:mo>;</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"><mml:mi> b </mml:mi></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is a bounded vector field; <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> c </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 bounded scalar; <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> f </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><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> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> g </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> L </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Γ </mml:mi><mml:mi> N </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are given data; <inline-formula><mml:math><mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"><mml:mi> n </mml:mi></mml:mstyle></mml:math></inline-formula> is the outward unit normal on <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Γ </mml:mi><mml:mi> N </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . </p>
        <p>Define the function space <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> V </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> v </mml:mi><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:mo> : </mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> | </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Γ </mml:mi><mml:mi> D </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Multiplying the PDE by a test function <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mi> V </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and integrating by parts yields the weak problem: find <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mi> V </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> such that </p>
        <disp-formula id="FD8">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>a</mml:mi>
              <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:mi>ℓ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>v</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mo>∀</mml:mo>
              <mml:mi>v</mml:mi>
              <mml:mo>∈</mml:mo>
              <mml:mi>V</mml:mi>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>with </p>
        <disp-formula id="FD9">
          <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:mi>a</mml:mi>
                          <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: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>u</mml:mi>
                                      </mml:mrow>
                                      <mml:mo>)</mml:mo>
                                    </mml:mrow>
                                    <mml:mo>⋅</mml:mo>
                                    <mml:mo>∇</mml:mo>
                                    <mml:mi>v</mml:mi>
                                    <mml:mo>+</mml:mo>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:mo>(</mml:mo>
                                      <mml:mrow>
                                        <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                                          <mml:mi>b</mml:mi>
                                        </mml:mstyle>
                                        <mml:mo>⋅</mml:mo>
                                        <mml:mo>∇</mml:mo>
                                        <mml:mi>u</mml:mi>
                                      </mml:mrow>
                                      <mml:mo>)</mml:mo>
                                    </mml:mrow>
                                    <mml:mi>v</mml:mi>
                                    <mml:mo>+</mml:mo>
                                    <mml:mi>c</mml:mi>
                                    <mml:mi>u</mml:mi>
                                    <mml:mi>v</mml:mi>
                                  </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:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr columnalign="left">
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>ℓ</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mi>v</mml:mi>
                            <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:mi>v</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>Γ</mml:mi>
                                    <mml:mi>N</mml:mi>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msub>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mi>g</mml:mi>
                                <mml:mi>v</mml:mi>
                                <mml:mtext>d</mml:mtext>
                                <mml:mi>s</mml:mi>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mstyle>
                          <mml:mo>.</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                  </mml:mtable>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Then its variational form is as follows </p>
        <disp-formula id="FD10">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mstyle displaystyle="true">
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mo>∭</mml:mo>
                    <mml:mi>V</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>[</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>∇</mml:mo>
                        <mml:mo>⋅</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>A</mml:mi>
                            <mml:mo>∇</mml:mo>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>]</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>v</mml:mi>
                    <mml:mtext>d</mml:mtext>
                    <mml:mi>V</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>V</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>b</mml:mi>
                        <mml:mo>⋅</mml:mo>
                        <mml:mo>∇</mml:mo>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>v</mml:mi>
                    <mml:mtext>d</mml:mtext>
                    <mml:mi>V</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>V</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>c</mml:mi>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mi>v</mml:mi>
                    <mml:mtext>d</mml:mtext>
                    <mml:mi>V</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>V</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>f</mml:mi>
                    <mml:mi>v</mml:mi>
                    <mml:mtext>d</mml:mtext>
                    <mml:mi>V</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:mstyle>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Thus, the complete weak form is obtained </p>
        <disp-formula id="FD11">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mstyle displaystyle="true">
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mo>∭</mml:mo>
                    <mml:mi>V</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>A</mml:mi>
                        <mml:mo>∇</mml:mo>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mo>⋅</mml:mo>
                        <mml:mo>∇</mml:mo>
                        <mml:mi>v</mml:mi>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>b</mml:mi>
                            <mml:mo>⋅</mml:mo>
                            <mml:mo>∇</mml:mo>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mi>v</mml:mi>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:mi>c</mml:mi>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mi>v</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mtext>d</mml:mtext>
                    <mml:mi>V</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:mo>∂</mml:mo>
                      <mml:mi>V</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>v</mml:mi>
                    <mml:mfrac>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>∂</mml:mo>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>∂</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                          <mml:mi>A</mml:mi>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mfrac>
                    <mml:mtext>d</mml:mtext>
                    <mml:mi>S</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>V</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>f</mml:mi>
                    <mml:mi>v</mml:mi>
                    <mml:mtext>d</mml:mtext>
                    <mml:mi>V</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:mstyle>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Let </p>
        <disp-formula id="FD12">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msubsup>
                <mml:mi>N</mml:mi>
                <mml:mi>x</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mi>l</mml:mi>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:msubsup>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:msubsup>
                <mml:mi>N</mml:mi>
                <mml:mi>y</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mi>l</mml:mi>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:msubsup>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:msubsup>
                <mml:mi>N</mml:mi>
                <mml:mi>z</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mi>l</mml:mi>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:msubsup>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msup>
                <mml:mn>2</mml:mn>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>l</mml:mi>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
              </mml:msup>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD13">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>h</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mrow>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>N</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mi>l</mml:mi>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msubsup>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>y</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>z</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>it can be obtained that </p>
        <disp-formula id="FD14">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>Δ</mml:mi>
              <mml:mi>x</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mi>L</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>N</mml:mi>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mi>l</mml:mi>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msubsup>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mi>Δ</mml:mi>
              <mml:mi>y</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>y</mml:mi>
                    <mml:mi>L</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>y</mml:mi>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>N</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>y</mml:mi>
                      <mml:mi>a</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mi>l</mml:mi>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msubsup>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mi>Δ</mml:mi>
              <mml:mi>z</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>z</mml:mi>
                    <mml:mi>L</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>z</mml:mi>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>N</mml:mi>
                    <mml:mi>z</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mi>l</mml:mi>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msubsup>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p><xref ref-type="fig" rid="fig1">Figure 1</xref> presents the cube element.</p>
        <fig id="fig1">
          <label>Figure 1</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1101216-rId103.jpeg?20260629113031" />
        </fig>
        <p><bold>Figure 1.</bold>Cube element.</p>
        <p>We write the following basic functions, </p>
        <disp-formula id="FD15">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mtable columnalign="left">
                <mml:mtr columnalign="left">
                  <mml:mtd columnalign="left">
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mover accent="true">
                          <mml:mi>L</mml:mi>
                          <mml:mo>^</mml:mo>
                        </mml:mover>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mi>ξ</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:mi>η</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:mi>γ</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mtd>
                  <mml:mtd columnalign="left">
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mover accent="true">
                          <mml:mi>L</mml:mi>
                          <mml:mo>^</mml:mo>
                        </mml:mover>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mi>ξ</mml:mi>
                      <mml:mi>η</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:mi>γ</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mtd>
                </mml:mtr>
                <mml:mtr columnalign="left">
                  <mml:mtd columnalign="left">
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mover accent="true">
                          <mml:mi>L</mml:mi>
                          <mml:mo>^</mml:mo>
                        </mml:mover>
                        <mml:mn>3</mml:mn>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mi>ξ</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:mi>η</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mi>γ</mml:mi>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mtd>
                  <mml:mtd columnalign="left">
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mover accent="true">
                          <mml:mi>L</mml:mi>
                          <mml:mo>^</mml:mo>
                        </mml:mover>
                        <mml:mn>4</mml:mn>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mi>ξ</mml:mi>
                      <mml:mi>η</mml:mi>
                      <mml:mi>γ</mml:mi>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mtd>
                </mml:mtr>
                <mml:mtr columnalign="left">
                  <mml:mtd columnalign="left">
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mover accent="true">
                          <mml:mi>L</mml:mi>
                          <mml:mo>^</mml:mo>
                        </mml:mover>
                        <mml:mn>5</mml:mn>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:mi>ξ</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:mi>η</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:mi>γ</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mtd>
                  <mml:mtd columnalign="left">
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mover accent="true">
                          <mml:mi>L</mml:mi>
                          <mml:mo>^</mml:mo>
                        </mml:mover>
                        <mml:mn>6</mml:mn>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:mi>ξ</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mi>η</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:mi>γ</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mtd>
                </mml:mtr>
                <mml:mtr columnalign="left">
                  <mml:mtd columnalign="left">
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mover accent="true">
                          <mml:mi>L</mml:mi>
                          <mml:mo>^</mml:mo>
                        </mml:mover>
                        <mml:mn>7</mml:mn>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:mi>ξ</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:mi>η</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mi>γ</mml:mi>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mtd>
                  <mml:mtd columnalign="left">
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mover accent="true">
                          <mml:mi>L</mml:mi>
                          <mml:mo>^</mml:mo>
                        </mml:mover>
                        <mml:mn>8</mml:mn>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:mi>ξ</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mi>η</mml:mi>
                      <mml:mi>γ</mml:mi>
                      <mml:mo>.</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mtd>
                </mml:mtr>
              </mml:mtable>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>And the coordinates are mapped as </p>
        <disp-formula id="FD16">
          <mml:math>
            <mml:mtable columnalign="left">
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:munderover>
                    <mml:mstyle displaystyle="true" mathsize="140%">
                      <mml:mo>∑</mml:mo>
                    </mml:mstyle>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>8</mml:mn>
                  </mml:munderover>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:msub>
                    <mml:mover accent="true">
                      <mml:mi>L</mml:mi>
                      <mml:mo>^</mml:mo>
                    </mml:mover>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>ξ</mml:mi>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mi>η</mml:mi>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mi>γ</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:mi>y</mml:mi>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:munderover>
                    <mml:mstyle displaystyle="true" mathsize="140%">
                      <mml:mo>∑</mml:mo>
                    </mml:mstyle>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>8</mml:mn>
                  </mml:munderover>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>y</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:msub>
                    <mml:mover accent="true">
                      <mml:mi>L</mml:mi>
                      <mml:mo>^</mml:mo>
                    </mml:mover>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>ξ</mml:mi>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mi>η</mml:mi>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mi>γ</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:mi>z</mml:mi>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:munderover>
                    <mml:mstyle displaystyle="true" mathsize="140%">
                      <mml:mo>∑</mml:mo>
                    </mml:mstyle>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>8</mml:mn>
                  </mml:munderover>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>z</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:msub>
                    <mml:mover accent="true">
                      <mml:mi>L</mml:mi>
                      <mml:mo>^</mml:mo>
                    </mml:mover>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>ξ</mml:mi>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mi>η</mml:mi>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mi>γ</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>.</mml:mo>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
            </mml:mtable>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Furthermore, it can be concluded that the Jacobian matrix <inline-formula><mml:math><mml:mi> J </mml:mi></mml:math></inline-formula> is </p>
        <disp-formula id="FD17">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>J</mml:mi>
              <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:mfrac>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>∂</mml:mo>
                              <mml:mi>x</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>∂</mml:mo>
                              <mml:mi>ξ</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mfrac>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mfrac>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>∂</mml:mo>
                              <mml:mi>y</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>∂</mml:mo>
                              <mml:mi>ξ</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mfrac>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mfrac>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>∂</mml:mo>
                              <mml:mi>z</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>∂</mml:mo>
                              <mml:mi>ξ</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mfrac>
                        </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>x</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>∂</mml:mo>
                              <mml:mi>η</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mfrac>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mfrac>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>∂</mml:mo>
                              <mml:mi>y</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>∂</mml:mo>
                              <mml:mi>η</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mfrac>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mfrac>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>∂</mml:mo>
                              <mml:mi>z</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>∂</mml:mo>
                              <mml:mi>η</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mfrac>
                        </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>x</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>∂</mml:mo>
                              <mml:mi>γ</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mfrac>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mfrac>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>∂</mml:mo>
                              <mml:mi>y</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>∂</mml:mo>
                              <mml:mi>γ</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mfrac>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mfrac>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>∂</mml:mo>
                              <mml:mi>z</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>∂</mml:mo>
                              <mml:mi>γ</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mfrac>
                        </mml:mrow>
                      </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>Therefore, </p>
        <disp-formula id="FD18">
          <mml:math>
            <mml:mtable>
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>K</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                      <mml:mi>j</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mstyle displaystyle="true">
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mo>∭</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>e</mml:mi>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>∇</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>L</mml:mi>
                          <mml:mi>i</mml:mi>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>∇</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>L</mml:mi>
                          <mml:mi>j</mml:mi>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>∇</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>L</mml:mi>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                        </mml:msub>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:mi>y</mml:mi>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:mi>z</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mstyle>
                </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:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mover accent="true">
                              <mml:mi>e</mml:mi>
                              <mml:mo>^</mml:mo>
                            </mml:mover>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>∇</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mover accent="true">
                            <mml:mi>L</mml:mi>
                            <mml:mo>^</mml:mo>
                          </mml:mover>
                          <mml:mi>i</mml:mi>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>∇</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mover accent="true">
                            <mml:mi>L</mml:mi>
                            <mml:mo>^</mml:mo>
                          </mml:mover>
                          <mml:mi>j</mml:mi>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>∇</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mover accent="true">
                            <mml:mi>L</mml:mi>
                            <mml:mo>^</mml:mo>
                          </mml:mover>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                        </mml:msub>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                          <mml:mi>J</mml:mi>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:mi>ξ</mml:mi>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:mi>η</mml:mi>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:mi>γ</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mstyle>
                  <mml:mo>.</mml:mo>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
            </mml:mtable>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>After assembling the stiffness matrix of the assembly unit, the linear system (1) can be obtained, </p>
        <disp-formula id="FD19">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>A</mml:mi>
                <mml:mi>l</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:msub>
                <mml:mi>x</mml:mi>
                <mml:mi>l</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>b</mml:mi>
                <mml:mi>l</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>We have converted it equivalently to </p>
        <disp-formula id="FD20">
          <label>(3)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi mathvariant="script">X</mml:mi>
              <mml:msub>
                <mml:mo>×</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:msubsup>
                <mml:mi>A</mml:mi>
                <mml:mi>l</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:msubsup>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mi mathvariant="script">X</mml:mi>
              <mml:msub>
                <mml:mo>×</mml:mo>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:msubsup>
                <mml:mi>A</mml:mi>
                <mml:mi>l</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:msubsup>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mi mathvariant="script">X</mml:mi>
              <mml:msub>
                <mml:mo>×</mml:mo>
                <mml:mn>3</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:msubsup>
                <mml:mi>A</mml:mi>
                <mml:mi>l</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mn>3</mml:mn>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:msubsup>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi mathvariant="script">D</mml:mi>
                <mml:mi>l</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>where, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> A </mml:mi><mml:mi> l </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> i </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> J </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub><mml:mo> × </mml:mo><mml:msub><mml:mi> J </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ) and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="script"> D </mml:mi><mml:mi> l </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the right-hand term, the structure of coefficient matrix <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> A </mml:mi><mml:mi> l </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> i </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is as follows </p>
        <disp-formula id="FD21">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msubsup>
                <mml:mi>A</mml:mi>
                <mml:mi>l</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:msubsup>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>M</mml:mi>
                        <mml:mi>l</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msubsup>
                    </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:msubsup>
                <mml:mover accent="true">
                  <mml:mi>A</mml:mi>
                  <mml:mo>˜</mml:mo>
                </mml:mover>
                <mml:mi>l</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:msubsup>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Here, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> M </mml:mi><mml:mi> l </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> i </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> represents the mass matrix, and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mover accent="true"><mml:mi> A </mml:mi><mml:mo> ˜ </mml:mo></mml:mover><mml:mi> l </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> i </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the coefficient matrix obtained by the finite element method.</p>
      </sec>
      <sec id="sec2dot2">
        <title>
          2.2. Inverse of Mass Matrix
          <inline-formula>
            <mml:math>
              <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                <mml:mi>M</mml:mi>
              </mml:mstyle>
            </mml:math>
          </inline-formula>
        </title>
        <p>According to [<xref ref-type="bibr" rid="B7">7</xref>], we can use the Stenger quadrature formula to approximate the inverse of the mass matrix <inline-formula><mml:math><mml:mi> M </mml:mi></mml:math></inline-formula> . </p>
        <p>Let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> M </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> × </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> be a symmetric positive definite matrix, with all eigenvalues <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Consider the integral </p>
        <disp-formula id="FD22">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mstyle displaystyle="true">
                <mml:mrow>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mo>∫</mml:mo>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mi>∞</mml:mi>
                  </mml:msubsup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mtext>e</mml:mtext>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                        <mml:mi>M</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msup>
                    <mml:mtext>d</mml:mtext>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:mstyle>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>For each eigenvalue <inline-formula><mml:math><mml:mi> λ </mml:mi></mml:math></inline-formula> , the integral is </p>
        <disp-formula id="FD23">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mstyle displaystyle="true">
                <mml:mrow>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mo>∫</mml:mo>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mi>∞</mml:mi>
                  </mml:msubsup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mtext>e</mml:mtext>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mi>λ</mml:mi>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msup>
                    <mml:mtext>d</mml:mtext>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:mstyle>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Due to the relationship between the matrix exponential and the eigenvalues, we have </p>
        <disp-formula id="FD24">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mstyle displaystyle="true">
                <mml:mrow>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mo>∫</mml:mo>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mi>∞</mml:mi>
                  </mml:msubsup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mtext>e</mml:mtext>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                        <mml:mi>M</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msup>
                    <mml:mtext>d</mml:mtext>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:mstyle>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msup>
                <mml:mi>M</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
              </mml:msup>
              <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> ∈ </mml:mo><mml:mi> ℕ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , Step length is <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> h </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> st </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> π </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> / </mml:mo><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mi> p </mml:mi></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , the integration nodes and weights are as follows </p>
        <disp-formula id="FD25">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>t</mml:mi>
                <mml:mi>j</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mtext>ln</mml:mtext>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mtext>e</mml:mtext>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>j</mml:mi>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>h</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mtext>st</mml:mtext>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msup>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:msqrt>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:msup>
                        <mml:mtext>e</mml:mtext>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                          <mml:mi>j</mml:mi>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>h</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mtext>st</mml:mtext>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msup>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msqrt>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>j</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mi>p</mml:mi>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mo>⋯</mml:mo>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mi>p</mml:mi>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD26">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>w</mml:mi>
                <mml:mi>j</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>h</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mtext>st</mml:mtext>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:msqrt>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:msup>
                        <mml:mtext>e</mml:mtext>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                          <mml:mi>j</mml:mi>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>h</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mtext>st</mml:mtext>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msup>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msqrt>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Then the integral is approximately equal to </p>
        <disp-formula id="FD27">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mstyle displaystyle="true">
                <mml:mrow>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mo>∫</mml:mo>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mi>∞</mml:mi>
                  </mml:msubsup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mtext>e</mml:mtext>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                        <mml:mi>λ</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msup>
                    <mml:mtext>d</mml:mtext>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:mstyle>
              <mml:mo>≈</mml:mo>
              <mml:munderover>
                <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                  <mml:mo>∑</mml:mo>
                </mml:mstyle>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>j</mml:mi>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>p</mml:mi>
              </mml:munderover>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:msub>
                <mml:mi>w</mml:mi>
                <mml:mi>j</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:msup>
                <mml:mtext>e</mml:mtext>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                    <mml:mi>j</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mi>λ</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:msup>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
      </sec>
      <sec id="sec2dot3">
        <title>2.3. ECTMG Algorithm</title>
        <p>Combining Sections 2.1 and 2.2, we present the following iterative method (<bold>Algorithm 1</bold>).</p>
        <p><bold>Algorithm 1.</bold> The calculation of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> A </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> i </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula></p>
        <fig id="fig2">
          <label>Figure 2</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1101216-rId160.jpeg?20260629113032" />
        </fig>
        <p>Similar to [<xref ref-type="bibr" rid="B7">7</xref>], we employ the following algorithm for the solution (<bold>Algorithm 2</bold>).</p>
        <p><bold>Algorithm 2.</bold>ECTMG algorithm [<xref ref-type="bibr" rid="B7">7</xref>].</p>
        <fig id="fig3">
          <label>Figure 3</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1101216-rId161.jpeg?20260629113032" />
        </fig>
        <p>With </p>
        <fig id="fig4">
          <label>Figure 4</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1101216-rId162.svg?20260629113032" />
        </fig>
        <p> is prologation [<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>], <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> T </mml:mi><mml:mi> l </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> m </mml:mi><mml:mi> l </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the smoother. And <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> m </mml:mi><mml:mi> l </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> represents the number of iterations, we similar to [<xref ref-type="bibr" rid="B9">9</xref>] provides the following selection rules:</p>
        <disp-formula id="FD28">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>d</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>1) If <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> l </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:msub><mml:mi> L </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , then <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> m </mml:mi><mml:mi> l </mml:mi></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> m </mml:mi><mml:mi> L </mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi> β </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> L </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo><mml:mi> l </mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
        <p>2) If <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> l </mml:mi><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> L </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> m </mml:mi><mml:mi> l </mml:mi></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> m </mml:mi><mml:mtext> * </mml:mtext><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> L </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mo> − </mml:mo><mml:msub><mml:mi> ε </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mi> l </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi> κ </mml:mi><mml:mi> l </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
        <disp-formula id="FD29">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>d</mml:mi>
              <mml:mo>≥</mml:mo>
              <mml:mn>3</mml:mn>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>1) If <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> l </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:msub><mml:mi> L </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , then <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> m </mml:mi><mml:mi> l </mml:mi></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> m </mml:mi><mml:mi> L </mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi> β </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> L </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo><mml:mi> l </mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> . </mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></p>
        <p>2) If <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> l </mml:mi><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> L </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , there are two cases:</p>
        <p>a) If <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mo> − </mml:mo><mml:msub><mml:mi> ε </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi> L </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mi> L </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , then <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> m </mml:mi><mml:mi> l </mml:mi></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> m </mml:mi><mml:mtext> * </mml:mtext><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> L </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mo> − </mml:mo><mml:msub><mml:mi> ε </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mi> l </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi> κ </mml:mi><mml:mi> l </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
        <p>b) If <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mo> − </mml:mo><mml:msub><mml:mi> ε </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi> L </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mi> L </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , there exists a positive integer<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> L </mml:mi><mml:mo> ′ </mml:mo></mml:msup><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:msub><mml:mi> L </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> such that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mo> − </mml:mo><mml:msub><mml:mi> ε </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi> L </mml:mi><mml:mo> ′ </mml:mo></mml:msup><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mi> L </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , for all <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> l </mml:mi><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> L </mml:mi><mml:mo> ′ </mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , choose <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> m </mml:mi><mml:mi> l </mml:mi></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> m </mml:mi><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> L </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mo> − </mml:mo><mml:msub><mml:mi> ε </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mi> l </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi> κ </mml:mi><mml:mi> l </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . </p>
        <p><bold>Remark</bold> Let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> κ </mml:mi><mml:mi> l </mml:mi></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> h </mml:mi><mml:mi> l </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ε </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> be a positive constant in the interval [0, 1].</p>
      </sec>
    </sec>
    <sec id="sec3">
      <title>3. Numerical Example</title>
      <p>In this section, we verify the effectiveness of the ECTMG algorithm through some numerical examples. All tests will be done with configuration: 11th Gen Intel(R) Core(TM) i5-11400H @ 2.70 GHz 2.69 GHz. Let CPU(s) represent the iteration time. <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ε </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . </p>
      <p>We define the error between the exact solution <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="script"> X </mml:mi><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and the numerical solution <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="script"> X </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as follows </p>
      <disp-formula id="FD30">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>E</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mi mathvariant="script">X</mml:mi>
                  <mml:mo>*</mml:mo>
                </mml:msup>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:msup>
                  <mml:mi mathvariant="script">X</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:munder>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>max</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mo>⋯</mml:mo>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mi>N</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:munder>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>|</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mo>⋯</mml:mo>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                      <mml:mi>N</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>*</mml:mo>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mo>⋯</mml:mo>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                      <mml:mi>N</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>|</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Obviously, we have <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> E </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="script"> X </mml:mi><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msup><mml:mo> − </mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="script"> X </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> v </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi><mml:mi> c </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="script"> X </mml:mi><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msup><mml:mo> − </mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="script"> X </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . In the table of numerical examples in the following text, the symbol <inline-formula><mml:math><mml:mo> † </mml:mo></mml:math></inline-formula> indicates insufficient memory during the algorithm’s execution. </p>
      <p><bold>Example</bold><bold>1.</bold> ([<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>]) <italic>Consider</italic><italic>the</italic><italic>following</italic><italic>Poisson</italic><italic>equation</italic></p>
      <disp-formula id="FD31">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mtable columnalign="left">
              <mml:mtr columnalign="left">
                <mml:mtd columnalign="left">
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mo>△</mml:mo>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mo>=</mml:mo>
                    <mml:mi>f</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:mtd>
                <mml:mtd columnalign="left">
                  <mml:mrow>
                    <mml:mtext>in</mml:mtext>
                  </mml:mrow>
                </mml:mtd>
                <mml:mtd columnalign="left">
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>V</mml:mi>
                    <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>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>]</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mn>3</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
              <mml:mtr columnalign="left">
                <mml:mtd columnalign="left">
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mo>=</mml:mo>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:mtd>
                <mml:mtd columnalign="left">
                  <mml:mrow>
                    <mml:mtext>on</mml:mtext>
                  </mml:mrow>
                </mml:mtd>
                <mml:mtd columnalign="left">
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>∂</mml:mo>
                    <mml:mi>V</mml:mi>
                    <mml:mo>.</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
            </mml:mtable>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Taking the partition step length as <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> h </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mfrac><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , using the hexahedral element, we can obtain the Sylvester tensor Equation (1), with <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> A </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in Equation (2) as follows </p>
      <disp-formula id="FD32">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msup>
              <mml:mi>A</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:msup>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>M</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msup>
                  </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:msup>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>A</mml:mi>
                <mml:mo>˜</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:msup>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>with <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi> A </mml:mi><mml:mo> ˜ </mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as follows </p>
      <disp-formula id="FD33">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msup>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>A</mml:mi>
                <mml:mo>˜</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:msup>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mn>2</mml:mn>
              <mml:mn>9</mml:mn>
            </mml:mfrac>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>[</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mtable>
                  <mml:mtr>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mn>4</mml:mn>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mn>4</mml:mn>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mn>4</mml:mn>
                    </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>and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> M </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as follows </p>
      <disp-formula id="FD34">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msup>
              <mml:mi>M</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:msup>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mn>4</mml:mn>
            </mml:mfrac>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>[</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mtable>
                  <mml:mtr>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mn>4</mml:mn>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mn>4</mml:mn>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mn>4</mml:mn>
                    </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>Set <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> V </mml:mi><mml:mi> l </mml:mi></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mo> / </mml:mo><mml:mrow><mml:munderover><mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"><mml:mo> ∑ </mml:mo></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:munderover><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> α </mml:mi><mml:mi> l </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi> β </mml:mi><mml:mi> l </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> α </mml:mi><mml:mi> l </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> β </mml:mi><mml:mi> l </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are the maximum and minimum eigenvalues of matrix <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> A </mml:mi><mml:mi> l </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , respectively. Select the right-hand side tensor <inline-formula><mml:math><mml:mi> ℬ </mml:mi></mml:math></inline-formula> such that the solution to the corresponding 3-order Poisson equation is </p>
      <disp-formula id="FD35">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>u</mml:mi>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mn>3</mml:mn>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>⋅</mml:mo>
            <mml:munderover>
              <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                <mml:mo>∏</mml:mo>
              </mml:mstyle>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>k</mml:mi>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>3</mml:mn>
            </mml:munderover>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>lists the numerical results of BiCG_BTF and ECTMG(BiCG_BTF) algorithms.</p>
      <p><bold>Table 1.</bold>Numerical results for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 255 </mml:mn><mml:mo> × </mml:mo><mml:mn> 255 </mml:mn><mml:mo> × </mml:mo><mml:mn> 255 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      <table-wrap id="tbl1">
        <label>Table 1</label>
        <table>
          <tbody>
            <tr>
              <td>Algorithm</td>
              <td>CPU (s)</td>
              <td>
                <inline-formula>
                  <mml:math>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msup>
                            <mml:mi mathvariant="script">X</mml:mi>
                            <mml:mtext>*</mml:mtext>
                          </mml:msup>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi mathvariant="script">X</mml:mi>
                            <mml:mi>L</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:math>
                </inline-formula>
              </td>
              <td>IT</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>BiCG_BTF</td>
              <td>663.32</td>
              <td>
                2.20 × 10
                <sup>−</sup>
                <sup>7</sup>
              </td>
              <td>994</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>ECTMG (BiCG_BTF)</td>
              <td>142.81</td>
              <td>
                4.72 × 10
                <sup>−</sup>
                <sup>7</sup>
              </td>
              <td>(3, 205, 256, 1024, 4096, 512, 64)</td>
            </tr>
          </tbody>
        </table>
      </table-wrap>
      <p><bold>Remark:</bold> In the BiCG_BTF algorithm, IT represents the total number of iterations required for the entire algorithm process; in the ECTMG algorithm, it is the number of iterations <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> m </mml:mi><mml:mi> l </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for the corresponding level.</p>
      <p><bold>Table 2.</bold>Numerical results for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 511 </mml:mn><mml:mo> × </mml:mo><mml:mn> 511 </mml:mn><mml:mo> × </mml:mo><mml:mn> 511 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      <table-wrap id="tbl2">
        <label>Table 2</label>
        <table>
          <tbody>
            <tr>
              <td>Algorithm</td>
              <td>CPU (s)</td>
              <td>
                <inline-formula>
                  <mml:math>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msup>
                            <mml:mi mathvariant="script">X</mml:mi>
                            <mml:mtext>*</mml:mtext>
                          </mml:msup>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi mathvariant="script">X</mml:mi>
                            <mml:mi>L</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:math>
                </inline-formula>
              </td>
              <td>IT</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>BiCG_BTF</td>
              <td>14076.29</td>
              <td>
                4.96 × 10
                <sup>−7</sup>
              </td>
              <td>1958</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>ECTMG (BiCG_BTF)</td>
              <td>790.07</td>
              <td>
                5.78 × 10
                <sup>−7</sup>
              </td>
              <td>(3, 269, 256, 1024, 15,360, 1920, 240, 30)</td>
            </tr>
          </tbody>
        </table>
      </table-wrap>
      <p>As can be seen from <bold>Table 1</bold> and <bold>Table 2</bold>, through the linear system (2) discretized by the finite element method, the ECTMG algorithm can still efficiently solve the problem and maintain the same accuracy as BiCG_BTF, which verifies the feasibility of the finite element discretized equation for this solution framework.</p>
    </sec>
    <sec id="sec4">
      <title>4. Conclusion</title>
      <p>Based on the finite element method, we discretize the three-dimensional partial differential equations and solves it using the economic cascadic tensor multigrid method. The numerical results show that the new method is effective.</p>
    </sec>
    <sec id="sec5">
      <title>Acknowledgements</title>
      <p>We acknowledge the financial support from the Natural Science Foundation of China under Grant 12161027 and the Science and Technology Project of Guangxi (Guike AD25069086).</p>
    </sec>
  </body>
  <back>
    <ref-list>
      <title>References</title>
      <ref id="B1">
        <label>1.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Zhao, Y., Chang, J.C. and Liang, J.L. (2024) Simulation of Temperature Field of Rotary Kiln Burner Based on Finite Element Method. <italic>Applied Mathematics Journal of Chinese Universities</italic>, 39, 51-63. (In Chinese)</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Zhao, Y.</string-name>
              <string-name>Chang, J.C.</string-name>
              <string-name>Liang, J.L.</string-name>
            </person-group>
            <year>2024</year>
            <article-title>Simulation of Temperature Field of Rotary Kiln Burner Based on Finite Element Method</article-title>
            <source>Applied Mathematics Journal of Chinese Universities</source>
            <volume>39</volume>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B2">
        <label>2.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Wu, H.X., Liu, X.Y., Wang, T.Y., <italic>et al</italic>. (2026) Finite Element Simulation of Scoliosis with Muscle Unit Introduction: Verification of Correction Effect under Bidirectional Load. <italic>Chinese Journal of Tissue Engineering Research</italic>, 30, 2172-2181. (In Chinese)</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Wu, H.X.</string-name>
              <string-name>Liu, X.Y.</string-name>
              <string-name>Wang, T.Y.</string-name>
            </person-group>
            <year>2026</year>
            <article-title>Finite Element Simulation of Scoliosis with Muscle Unit Introduction: Verification of Correction Effect under Bidirectional Load</article-title>
            <source>Chinese Journal of Tissue Engineering Research</source>
            <volume>30</volume>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B3">
        <label>3.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Gao, X. and Xing, W.H. (2023) Application of Finite Element Analysis in Spine Surgery. <italic>Chinese Journal of Tissue Engineering Research</italic>, 27, 2921-2927. (In Chinese)</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Gao, X.</string-name>
              <string-name>Xing, W.H.</string-name>
            </person-group>
            <year>2023</year>
            <article-title>Application of Finite Element Analysis in Spine Surgery</article-title>
            <source>Chinese Journal of Tissue Engineering Research</source>
            <volume>27</volume>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B4">
        <label>4.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Nie, Q.H., Song, X.D., Liu, S., <italic>et al</italic>. (2025) Advances in Application of Finite Element Numerical Simulations to Electrocatalytic Reduction Systems of Energy-Related Small Molecules. <italic>Clean Coal Technology</italic>, 31, 1-13. (In Chinese)</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Nie, Q.H.</string-name>
              <string-name>Song, X.D.</string-name>
              <string-name>Liu, S.</string-name>
            </person-group>
            <year>2025</year>
            <article-title>Advances in Application of Finite Element Numerical Simulations to Electrocatalytic Reduction Systems of Energy-Related Small Molecules</article-title>
            <source>Clean Coal Technology</source>
            <volume>31</volume>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B5">
        <label>5.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Grasedyck, L. (2004) Existence and Computation of Low Kronecker-Rank Approximations for Large Linear Systems of Tensor Product Structure. <italic>Computing</italic>, 72, 247-265. https://doi.org/10.1007/s00607-003-0037-z <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s00607-003-0037-z</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1007/s00607-003-0037-z">https://doi.org/10.1007/s00607-003-0037-z</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Grasedyck, L.</string-name>
            </person-group>
            <year>2004</year>
            <article-title>Existence and Computation of Low Kronecker-Rank Approximations for Large Linear Systems of Tensor Product Structure</article-title>
            <source>Computing</source>
            <volume>72</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s00607-003-0037-z</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B6">
        <label>6.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Chen, Z. and Lu, L. (2012) A Projection Method and Kronecker Product Preconditioner for Solving Sylvester Tensor Equations. <italic>Science</italic><italic>China</italic><italic>Mathematics</italic>, 55, 1281-1292. https://doi.org/10.1007/s11425-012-4363-5 <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s11425-012-4363-5</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1007/s11425-012-4363-5">https://doi.org/10.1007/s11425-012-4363-5</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Chen, Z.</string-name>
              <string-name>Lu, L.</string-name>
            </person-group>
            <year>2012</year>
            <article-title>A Projection Method and Kronecker Product Preconditioner for Solving Sylvester Tensor Equations</article-title>
            <source>Science China Mathematics</source>
            <volume>55</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s11425-012-4363-5</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B7">
        <label>7.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Huang, J.Y. and Li, C.L. (2026) An Economic Cascadic Tensor Multigrid Method for Solving High Dimensional Elliptic Linear Partial Differential Problems. arXiv preprint arXiv: 2606. 25643.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Huang, J.Y.</string-name>
              <string-name>Li, C.L.</string-name>
            </person-group>
            <year>2026</year>
            <article-title>An Economic Cascadic Tensor Multigrid Method for Solving High Dimensional Elliptic Linear Partial Differential Problems</article-title>
            <fpage>2606</fpage>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B8">
        <label>8.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Ballani, J. and Grasedyck, L. (2013) A Projection Method to Solve Linear Systems in Tensor Format. <italic>Numerical</italic><italic>Linear</italic><italic>Algebra</italic><italic>with</italic><italic>Applications</italic>, 20, 27-43. https://doi.org/10.1002/nla.1818 <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/nla.1818</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1002/nla.1818">https://doi.org/10.1002/nla.1818</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Ballani, J.</string-name>
              <string-name>Grasedyck, L.</string-name>
            </person-group>
            <year>2013</year>
            <article-title>A Projection Method to Solve Linear Systems in Tensor Format</article-title>
            <source>Numerical Linear Algebra with Applications</source>
            <volume>20</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/nla.1818</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B9">
        <label>9.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Shi, Z., Xu, X. and Huang, Y. (2007) Economical cascadic multigrid method (ECMG). <italic>Science</italic><italic>in</italic><italic>China</italic><italic>Series</italic><italic>A</italic>: <italic>Mathematics</italic>, 50, 1765-1780. https://doi.org/10.1007/s11425-007-0127-z <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s11425-007-0127-z</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1007/s11425-007-0127-z">https://doi.org/10.1007/s11425-007-0127-z</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Shi, Z.</string-name>
              <string-name>Xu, X.</string-name>
              <string-name>Huang, Y.</string-name>
            </person-group>
            <year>2007</year>
            <article-title>Economical cascadic multigrid method (ECMG)</article-title>
            <source>Science in China Series A: Mathematics</source>
            <volume>50</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s11425-007-0127-z</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
    </ref-list>
  </back>
</article>