<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.4 20241031//EN" "JATS-journalpublishing1-4.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" article-type="research-article" dtd-version="1.4" xml:lang="en">
  <front>
    <journal-meta>
      <journal-id journal-id-type="publisher-id">jamp</journal-id>
      <journal-title-group>
        <journal-title>Journal of Applied Mathematics and Physics</journal-title>
      </journal-title-group>
      <issn pub-type="epub">2327-4379</issn>
      <issn pub-type="ppub">2327-4352</issn>
      <publisher>
        <publisher-name>Scientific Research Publishing</publisher-name>
      </publisher>
    </journal-meta>
    <article-meta>
      <article-id pub-id-type="doi">10.4236/jamp.2026.1410189</article-id>
      <article-id pub-id-type="publisher-id">jamp-154468</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>Two Dimensional Schrödinger-Poisson Equation: Existence and Qualitative Properties</article-title>
      </title-group>
      <contrib-group>
        <contrib contrib-type="author">
          <name name-style="western">
            <surname>Yang</surname>
            <given-names>Dehong</given-names>
          </name>
          <xref ref-type="aff" rid="aff1">1</xref>
        </contrib>
      </contrib-group>
      <aff id="aff1"><label>1</label> School of Mathematics and Statistics, Jiangxi Normal University, Nanchang, China </aff>
      <author-notes>
        <fn fn-type="conflict" id="fn-conflict">
          <p>The author declares no conflicts of interest regarding the publication of this paper.</p>
        </fn>
      </author-notes>
      <pub-date pub-type="epub">
        <day>08</day>
        <month>10</month>
        <year>2026</year>
      </pub-date>
      <pub-date pub-type="collection">
        <month>10</month>
        <year>2026</year>
      </pub-date>
      <volume>14</volume>
      <issue>10</issue>
      <fpage>3871</fpage>
      <lpage>3889</lpage>
      <history>
        <date date-type="received">
          <day>24</day>
          <month>08</month>
          <year>2026</year>
        </date>
        <date date-type="accepted">
          <day>10</day>
          <month>10</month>
          <year>2026</year>
        </date>
        <date date-type="published">
          <day>13</day>
          <month>10</month>
          <year>2026</year>
        </date>
      </history>
      <permissions>
        <copyright-statement>© 2026 by the authors and Scientific Research Publishing Inc.</copyright-statement>
        <copyright-year>2026</copyright-year>
        <license license-type="open-access">
          <license-p> This article is an open access article distributed under the terms and conditions of the Creative Commons Attribution (CC BY) license ( <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/</ext-link> ). </license-p>
        </license>
      </permissions>
      <self-uri content-type="doi" xlink:href="https://doi.org/10.4236/jamp.2026.1410189">https://doi.org/10.4236/jamp.2026.1410189</self-uri>
      <abstract>
        <p>We consider the following two dimensional Schrödinger-Poisson equation<inline-formula><mml:math></mml:math></inline-formula></p>
        <p>{</p>
        <p>−Δu+</p>
        <p>| x |</p>
        <p>2</p>
        <p>u+γφu=λu+a</p>
        <p>| u |</p>
        <p>p−2</p>
        <p>u,</p>
        <p>Δφ=</p>
        <p>u</p>
        <p>2</p>
        <p>,</p>
        <p>(0.1)where <inline-formula><mml:math></mml:math></inline-formula></p>
        <p>a,λ∈</p>
        <p>ℝ</p>
        <p>+</p>
        <p>and <inline-formula><mml:math></mml:math></inline-formula></p>
        <p>p&gt;4</p>
        <p>. We prove that problem (0.1) admits a local minimizer <inline-formula><mml:math></mml:math></inline-formula></p>
        <p>u</p>
        <p>p</p>
        <p>. Moreover, we investigate the asymptotic behaviour of <inline-formula><mml:math></mml:math></inline-formula></p>
        <p>u</p>
        <p>p</p>
        <p>as <inline-formula><mml:math></mml:math></inline-formula></p>
        <p>p→</p>
        <p>4</p>
        <p>+</p>
        <p>, and establish the stability of the solution.</p>
      </abstract>
      <kwd-group kwd-group-type="author-generated" xml:lang="en">
        <kwd>Normalized Solution</kwd>
        <kwd>Schrödinger-Poisson Equation</kwd>
        <kwd>Mass-Supercritical</kwd>
        <kwd>Qualitative Properties</kwd>
      </kwd-group>
    </article-meta>
  </front>
  <body>
    <sec id="sec1">
      <title>1. Introduction</title>
      <p>In this paper, we study the Schrödinger-Poisson system</p>
      <disp-formula id="FD1">
        <label>(1.1)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>{</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mtable columnalign="left">
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>ψ</mml:mi>
                          <mml:mi>t</mml:mi>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mtext>Δ</mml:mtext>
                        <mml:mi>ψ</mml:mi>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:msup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>|</mml:mo>
                              <mml:mi>x</mml:mi>
                              <mml:mo>|</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                        <mml:mi>ψ</mml:mi>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:mi>φ</mml:mi>
                        <mml:mi>ψ</mml:mi>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:mi>a</mml:mi>
                        <mml:msup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>|</mml:mo>
                              <mml:mi>ψ</mml:mi>
                              <mml:mo>|</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>p</mml:mi>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msup>
                        <mml:mi>ψ</mml:mi>
                        <mml:mtext>
                           
                        </mml:mtext>
                        <mml:mtext>
                           
                        </mml:mtext>
                        <mml:mtext>in</mml:mtext>
                        <mml:mtext>
                           
                        </mml:mtext>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                        <mml:mo>×</mml:mo>
                        <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:mtext>Δ</mml:mtext>
                        <mml:mi>φ</mml:mi>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:msup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>|</mml:mo>
                              <mml:mi>ψ</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>in</mml:mtext>
                        <mml:mtext>
                           
                        </mml:mtext>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                        <mml:mo>×</mml:mo>
                        <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                </mml:mtable>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>in the dimension two, where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> ψ </mml:mi><mml:mo> : </mml:mo><mml:msup><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup><mml:mo> × </mml:mo><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo><mml:mi> ℂ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the time-dependent wave function, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> a </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . We seek for the standing wave solution of (1.1) of the form</p>
      <disp-formula id="FD2">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>ψ</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>x</mml:mi>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>t</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mtext>e</mml:mtext>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>i</mml:mi>
                <mml:mi>λ</mml:mi>
                <mml:mi>t</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:msup>
            <mml:mi>u</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>x</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>The function <inline-formula><mml:math><mml:mi> u </mml:mi></mml:math></inline-formula> then satisfies</p>
      <disp-formula id="FD3">
        <label>(1.2)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>{</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mtable columnalign="left">
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mtext>Δ</mml:mtext>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:msup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>|</mml:mo>
                              <mml:mi>x</mml:mi>
                              <mml:mo>|</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:mi>φ</mml:mi>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:mi>λ</mml:mi>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:mi>a</mml:mi>
                        <mml:msup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>|</mml:mo>
                              <mml:mi>u</mml:mi>
                              <mml:mo>|</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>p</mml:mi>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msup>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:mtext>Δ</mml:mtext>
                        <mml:mi>φ</mml:mi>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                        <mml:mo>.</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                </mml:mtable>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Solving the second equation in (1.2) via the Newtonian potential</p>
      <disp-formula id="FD4">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi mathvariant="script">N</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>x</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
                <mml:mi>π</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mtext>ln</mml:mtext>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>|</mml:mo>
              <mml:mi>x</mml:mi>
              <mml:mo>|</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>problem (1.2) can be reduced to the single equation</p>
      <disp-formula id="FD5">
        <label>(1.3)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mtext>Δ</mml:mtext>
            <mml:mi>u</mml:mi>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msup>
            <mml:mi>u</mml:mi>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mtext>ln</mml:mtext>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:mi>y</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mi>y</mml:mi>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>y</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mi>u</mml:mi>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mi>λ</mml:mi>
            <mml:mi>u</mml:mi>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mi>a</mml:mi>
            <mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:mi>u</mml:mi>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>p</mml:mi>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msup>
            <mml:mi>u</mml:mi>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>in</mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:msup>
              <mml:mi>ℝ</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msup>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>The study of the three-dimensional Schrödinger-Poisson system (1.2), also known as the Schrödinger-Newton system, has a long history. With appropriate positive coupling constants, it first emerged in 1954 in the context of the quantum mechanics of a polaron at rest [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>]. Subsequently it was employed in [<xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>] to model an electron trapped in its own hole in 1976, and later in 1996, it appeared in the framework of self-gravitating matter [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>]. In particular, the existence of a unique ground state of (1.2) in the three-dimensional case was established in [<xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>] by solving a suitable minimization problem; this ground state is positive, spherically symmetric, an d strictly decreasing. Since then, the system has been extensively studied for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> N </mml:mi><mml:mo> ≥ </mml:mo><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Variational methods have been employed to derive existence and multiplicity results for standing wave solutions [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>]-[<xref ref-type="bibr" rid="B7">7</xref>], as well as for standing wave solutions with prescribed <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> L </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> -norm [<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>]-[<xref ref-type="bibr" rid="B11">11</xref>].</p>
      <p>Compared with the higher-dimensional counterparts, problem (1.3) exhibits several new features, which originate from the Newtonian potential <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script"> N </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Moreover, this potential is sign-changing, and has singularities both at the origin and at infinity, which introduce additional difficulties in the analysis. One such difficulty is that the energy functional</p>
      <disp-formula id="FD6">
        <label>(1.4)</label>
        <mml:math>
          <mml:mtable>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>E</mml:mi>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>u</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:mfrac>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>∇</mml:mo>
                              <mml:mi>u</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:mfrac>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mn>4</mml:mn>
                </mml:mfrac>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mstyle displaystyle="true">
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mo>∫</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msup>
                                <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msup>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mtext>ln</mml:mtext>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>|</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mi>x</mml:mi>
                                <mml:mo>−</mml:mo>
                                <mml:mi>y</mml:mi>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>|</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>u</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>x</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>u</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>y</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mstyle>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mi>a</mml:mi>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                </mml:mfrac>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mi>p</mml:mi>
                      </mml:msup>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>is not well-defined on <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> H </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as noted in [<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>]. To overcome this difficulty, Stubbe [<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>] introduced a new Hilbert space</p>
      <disp-formula id="FD7">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi mathvariant="script">X</mml:mi>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>{</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mo>∈</mml:mo>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>H</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </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:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mtext>ln</mml:mtext>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                          <mml:mo>+</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>&lt;</mml:mo>
                <mml:mi>∞</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>}</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>endowed with the norm</p>
      <disp-formula id="FD8">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mi>u</mml:mi>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mi mathvariant="script">X</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mstyle displaystyle="true">
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mo>∫</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>[</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msup>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mo>|</mml:mo>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:mo>∇</mml:mo>
                                      <mml:mi>u</mml:mi>
                                    </mml:mrow>
                                    <mml:mo>|</mml:mo>
                                  </mml:mrow>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msup>
                              <mml:mo>+</mml:mo>
                              <mml:msup>
                                <mml:mi>u</mml:mi>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msup>
                              <mml:mo>+</mml:mo>
                              <mml:mtext>ln</mml:mtext>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mn>1</mml:mn>
                                  <mml:mo>+</mml:mo>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mo>|</mml:mo>
                                    <mml:mi>x</mml:mi>
                                    <mml:mo>|</mml:mo>
                                  </mml:mrow>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>)</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                              <mml:msup>
                                <mml:mi>u</mml:mi>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msup>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>]</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mtext>d</mml:mtext>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mstyle>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
            </mml:msup>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>It can be verified that the functional <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> E </mml:mi><mml:mi> p </mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> on the space <inline-formula><mml:math><mml:mi mathvariant="script"> X </mml:mi></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p>Using rearrangement theory, Stubbe [<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>] proved the existence and uniqueness of ground state solutions for (1.3). This work opened up a new approach to the study of two-dimensional Schrödinger-Poisson equations and has inspired many subsequent investigations, see [<xref ref-type="bibr" rid="B13">13</xref>]-[<xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>] and the references therein. In particular, in [<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>] the authors employed a closed subgroup of the <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> O </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to prove that the Cerami sequence of the associated invariant functional has a convergent subsequence. For both critical and subcritical problems, various existence results have been obtained for (1.3) under different potential functions.</p>
      <p>The existence and concentration of normalized solutions of (1.3) were investigated in [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>][<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>][<xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>] for mass-subcritical and mass-critical cases. In particular, for the mass-subcritical case <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , Cingolani and Jeanjean [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>] established existence and multiplicity results for normalized solutions of (1.3).</p>
      <p>Physically, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the critical point separating different regimes. In particular, in [<xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>] the authors studied Bose-Einstein condensates with attractive interactions in two dimensions, described by the Gross-Pitaevskii energy functional. They considered the case where the condensate is confined to a trapping potential <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> V </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , including the harmonic potential <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> V </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:mrow><mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> | </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . In the mass critical case <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , it was shown in [<xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>] that there exists a critical particle number <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> a </mml:mi><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msup><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for collapse of the Bose-Einstein condensate, even when <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . They proved that the condensate survives by showing that the corresponding minimization problem is attained for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:mi> a </mml:mi><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:msup><mml:mi> a </mml:mi><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . However, for the supercritical case, that is <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , the minimization problem admits no minimizer for any <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> a </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Furthermore, in [<xref ref-type="bibr" rid="B21">21</xref>], the authors studied the evolution of the condensate as <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo><mml:msup><mml:mn> 4 </mml:mn><mml:mo> − </mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , and proved that the minimizers blow up in this limit.</p>
      <p>In the present paper, we study the existence, asymptotic behavior and stability of solutions to problem (1.3) under the supercritical condition <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , subject to the normalization constraint</p>
      <disp-formula id="FD9">
        <label>(1.5)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mn>1.</mml:mn>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Such solutions are called normalized solutions. The variational framework on the space <inline-formula><mml:math><mml:mi mathvariant="script"> X </mml:mi></mml:math></inline-formula> provides a fundamental tool for the study of problem (1.3). However, the analysis still requires many new ideas and delicate estimates because the norm on <inline-formula><mml:math><mml:mi mathvariant="script"> X </mml:mi></mml:math></inline-formula> is not translation-invariant, and the quadratic part of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> E </mml:mi><mml:mi> p </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is not coercive.</p>
      <p>Unlike the mass-critical exponent <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , the case <italic>p</italic> &gt; 4 is a mass-supercritical. The key difference is that the corresponding energy functional <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> E </mml:mi><mml:mi> p </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , when constrained on the sphere</p>
      <disp-formula id="FD10">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>S</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>{</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mo>∈</mml:mo>
                <mml:mi>ℋ</mml:mi>
                <mml:mo>:</mml:mo>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>}</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>is neither bounded above nor below, where</p>
      <disp-formula id="FD11">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>ℋ</mml:mi>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>{</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mo>∈</mml:mo>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>H</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </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:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>&lt;</mml:mo>
                <mml:mi>∞</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>}</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>To overcome this difficulty, we consider the local minimization problem</p>
      <disp-formula id="FD12">
        <label>(1.6)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>ℳ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>p</mml:mi>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>k</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:munder>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>inf</mml:mtext>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mo>∈</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>A</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:munder>
            <mml:msub>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to be determined and</p>
      <disp-formula id="FD13">
        <mml:math display="inline">
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>A</mml:mi>
              <mml:mi>k</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>{</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mo>∈</mml:mo>
                <mml:mi>S</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>:</mml:mo>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>∇</mml:mo>
                              <mml:mi>u</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>≤</mml:mo>
                <mml:mi>k</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>}</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>We note that the space <inline-formula><mml:math><mml:mi> ℋ </mml:mi></mml:math></inline-formula> is a closed subspace of <inline-formula><mml:math><mml:mi mathvariant="script"> X </mml:mi></mml:math></inline-formula> , since the inequality</p>
      <disp-formula id="FD14">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtext>ln</mml:mtext>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <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:mi>C</mml:mi>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>holds. Therefore, we can define a norm</p>
      <disp-formula id="FD15">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mi>u</mml:mi>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>ℋ</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mstyle displaystyle="true">
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mo>∫</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msup>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mo>|</mml:mo>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:mo>∇</mml:mo>
                                      <mml:mi>u</mml:mi>
                                    </mml:mrow>
                                    <mml:mo>|</mml:mo>
                                  </mml:mrow>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msup>
                              <mml:mo>+</mml:mo>
                              <mml:msup>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mo>|</mml:mo>
                                    <mml:mi>x</mml:mi>
                                    <mml:mo>|</mml:mo>
                                  </mml:mrow>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msup>
                              <mml:mi>u</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:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
            </mml:msup>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>on <inline-formula><mml:math><mml:mi> ℋ </mml:mi></mml:math></inline-formula> , and then the functional <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> E </mml:mi><mml:mi> p </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is well-defined on <inline-formula><mml:math><mml:mi> ℋ </mml:mi></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p>To state our results, we recall that the positive ground state solution <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> φ </mml:mi><mml:mi> p </mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of the scalar field equation</p>
      <disp-formula id="FD16">
        <label>(1.7)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mtext>Δ</mml:mtext>
            <mml:mi>u</mml:mi>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mn>2</mml:mn>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>p</mml:mi>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mi>u</mml:mi>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mn>2</mml:mn>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>p</mml:mi>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:mi>u</mml:mi>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>p</mml:mi>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msup>
            <mml:mi>u</mml:mi>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>in</mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:msup>
              <mml:mi>ℝ</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msup>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>is unique and radially symmetric [<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>][<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>]. It satisfies the Pohozaev identity</p>
      <disp-formula id="FD17">
        <label>(1.8)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>∇</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>φ</mml:mi>
                            <mml:mi>p</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>φ</mml:mi>
                            <mml:mi>p</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mn>2</mml:mn>
              <mml:mi>p</mml:mi>
            </mml:mfrac>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>φ</mml:mi>
                            <mml:mi>p</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>p</mml:mi>
                  </mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>see for instance [<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>][<xref ref-type="bibr" rid="B24">24</xref>].</p>
      <p>Let</p>
      <disp-formula id="FD18">
        <label>(1.9)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>a</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
              <mml:mtext>*</mml:mtext>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msubsup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>φ</mml:mi>
                      <mml:mi>p</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>2</mml:mn>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>p</mml:mi>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p><bold>Theorem 1.1</bold><italic>Suppose that</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:mi> a </mml:mi><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:msup><mml:mi> a </mml:mi><mml:mo> * </mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .<italic>There exists a</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> δ </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>such that</italic>,<italic>for any</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 4 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 4 </mml:mn><mml:mo> + </mml:mo><mml:mi> δ </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ,<italic>the minimization problem</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ℳ </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> τ </mml:mi><mml:mi> p </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>has a minimizer</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mi> p </mml:mi></mml:msub><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mi> S </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ∩ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> A </mml:mi><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> τ </mml:mi><mml:mi> p </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ,<italic>where</italic></p>
      <disp-formula id="FD19">
        <label>(1.10)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>τ</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mfrac>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>a</mml:mi>
                          <mml:mi>p</mml:mi>
                          <mml:mtext>*</mml:mtext>
                        </mml:msubsup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>a</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>p</mml:mi>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mfrac>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>p</mml:mi>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mn>4</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
            </mml:msup>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> A </mml:mi><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> τ </mml:mi><mml:mi> p </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> denotes the interior of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> A </mml:mi><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> τ </mml:mi><mml:mi> p </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p>The threshold constant <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> a </mml:mi><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in Theorem 1.1 is given by</p>
      <disp-formula id="FD20">
        <label>(1.11)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msup>
              <mml:mi>a</mml:mi>
              <mml:mtext>*</mml:mtext>
            </mml:msup>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msubsup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mi>w</mml:mi>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>2</mml:mn>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>where <inline-formula><mml:math><mml:mi> w </mml:mi></mml:math></inline-formula> is the ground positive solution of the equation</p>
      <disp-formula id="FD21">
        <label>(1.12)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mtext>Δ</mml:mtext>
            <mml:mi>u</mml:mi>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mi>u</mml:mi>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:mi>u</mml:mi>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msup>
            <mml:mi>u</mml:mi>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>in</mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:msup>
              <mml:mi>ℝ</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msup>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>It is well-known (see [<xref ref-type="bibr" rid="B21">21</xref>]-[<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>]) that <inline-formula><mml:math><mml:mi> w </mml:mi></mml:math></inline-formula> is unique and radially symmetric. Moreover, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo><mml:mi> w </mml:mi><mml:mo> | </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ∇ </mml:mo><mml:mi> w </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> decay exponentially, in the sense that</p>
      <disp-formula id="FD22">
        <label>(1.13)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>|</mml:mo>
              <mml:mi>w</mml:mi>
              <mml:mo>|</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>|</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>∇</mml:mo>
                <mml:mi>w</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>|</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mi>O</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>|</mml:mo>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                      <mml:mo>|</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mfrac>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:mfrac>
                  </mml:mrow>
                </mml:msup>
                <mml:msup>
                  <mml:mtext>e</mml:mtext>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>|</mml:mo>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                      <mml:mo>|</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>as</mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>|</mml:mo>
              <mml:mi>x</mml:mi>
              <mml:mo>|</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>→</mml:mo>
            <mml:mi>∞</mml:mi>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>By the Pohozaev identity, we have</p>
      <disp-formula id="FD23">
        <label>(1.14)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>∇</mml:mo>
                          <mml:mi>w</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mi>w</mml:mi>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:mfrac>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mi>w</mml:mi>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>4</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Next, in contrast of [<xref ref-type="bibr" rid="B24">24</xref>], we investigate the asymptotic behavior of the minimizer <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mi> p </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ℳ </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> p </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> τ </mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> p </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo><mml:msup><mml:mn> 4 </mml:mn><mml:mo> + </mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . The asymptotic behavior for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo><mml:msup><mml:mn> 4 </mml:mn><mml:mo> + </mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> reveals a universal attraction toward the critical state. Indeed, even though the system starts from the supercritical side, its profile near the critical point is captured by the solution at <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p><bold>Theorem 1.2</bold><italic>For any sequence</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> p </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>with</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> p </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub><mml:mo> → </mml:mo><mml:msup><mml:mn> 4 </mml:mn><mml:mo> + </mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>as</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ,<italic>there exists a corresponding subsequence of minimizers</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> p </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>of</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ℳ </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> p </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> τ </mml:mi><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> p </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (<italic>still denoted as</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> p </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> )<italic>such that</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> p </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> → </mml:mo><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>strongly in</italic><inline-formula><mml:math><mml:mi> ℋ </mml:mi></mml:math></inline-formula> ,<italic>and</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>is a global minimizer of the problem</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ℳ </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> : </mml:mo><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi> inf </mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mi> S </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi> E </mml:mi><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ,<italic>that is</italic>, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> E </mml:mi><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> ℳ </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p>Finally, we study the stability of the minimizer <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mi> p </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p>We first establish the well-posedness of the time-dependent equation</p>
      <disp-formula id="FD24">
        <label>(1.15)</label>
        <mml:math>
          <mml:mtable columnalign="left">
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mi>i</mml:mi>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>ψ</mml:mi>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mtext>Δ</mml:mtext>
                <mml:mi>ψ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
                <mml:mi>ψ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mtext>ln</mml:mtext>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>|</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mtext>
                           
                        </mml:mtext>
                        <mml:mo>⋅</mml:mo>
                        <mml:mtext>
                           
                        </mml:mtext>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>|</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>∗</mml:mo>
                    <mml:mi>ψ</mml:mi>
                    <mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>⋅</mml:mo>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>t</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>ψ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mi>a</mml:mi>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>ψ</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:mi>t</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>p</mml:mi>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msup>
                <mml:mi>ψ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mtext>in</mml:mtext>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
                <mml:mo>×</mml:mo>
                <mml:mi>ℝ</mml:mi>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>with the initial data <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ψ </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mi> ℋ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , that is,</p>
      <disp-formula id="FD25">
        <label>(1.16)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>ψ</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>x</mml:mi>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mn>0</mml:mn>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>ψ</mml:mi>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>x</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>x</mml:mi>
            <mml:mo>∈</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mi>ℝ</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msup>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p><bold>Theorem</bold><bold>1.3</bold><italic>Suppose</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ψ </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mi> ℋ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>and</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 4 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 4 </mml:mn><mml:mo> + </mml:mo><mml:mi> δ </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:mi> δ </mml:mi><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .<italic>Then the Ca</italic><italic>uchy problem</italic>(1.15)-(1.16) <italic>admits a global-in-time solution</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> ψ </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . <italic>Moreover</italic>, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> ψ </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>satisfies the conservation laws of energy and mass</italic>,<italic>namely</italic>,</p>
      <disp-formula id="FD26">
        <label>(1.17)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>ψ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>⋅</mml:mo>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>ψ</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>M</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>ψ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>⋅</mml:mo>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mi>M</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>ψ</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>where the corresponding energy and mass are</p>
      <disp-formula id="FD27">
        <label>(1.18)</label>
        <mml:math>
          <mml:mtable>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>E</mml:mi>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>ψ</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:mfrac>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>∇</mml:mo>
                              <mml:mi>ψ</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:mfrac>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>ψ</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mn>4</mml:mn>
                </mml:mfrac>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mstyle displaystyle="true">
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mo>∫</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msup>
                                <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msup>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mtext>ln</mml:mtext>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>|</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mi>x</mml:mi>
                                <mml:mo>−</mml:mo>
                                <mml:mi>y</mml:mi>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>|</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>ψ</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>x</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>ψ</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>y</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mstyle>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mi>a</mml:mi>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                </mml:mfrac>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>ψ</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mi>p</mml:mi>
                      </mml:msup>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>and</p>
      <disp-formula id="FD28">
        <label>(1.19)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>M</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>ψ</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:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mi>ψ</mml:mi>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>respectively.</p>
      <p>Based on Theorem 1.3, we have the following stability result. Let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="fraktur"> M </mml:mi><mml:mi> p </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> denote the set of local minimizers <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mi> p </mml:mi></mml:msub><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> A </mml:mi><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> τ </mml:mi><mml:mi> p </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of the minimization problem <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ℳ </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> τ </mml:mi><mml:mi> p </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p><bold>T</bold><bold>heorem</bold><bold>1.4</bold><italic>Suppose that</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:mi> a </mml:mi><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:msup><mml:mi> a </mml:mi><mml:mo> * </mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>and</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 4 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 4 </mml:mn><mml:mo> + </mml:mo><mml:mi> δ </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>with</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> δ </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><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:math></inline-formula> .<italic>F</italic><italic>or any</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="fraktur"> M </mml:mi><mml:mi> p </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ,<italic>the normalized standing-wave solutions</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> ψ </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:msup><mml:mtext> e </mml:mtext><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mi> i </mml:mi><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mi> u </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>of</italic>(1.3)<italic>is stable</italic>.<italic>More precisely</italic>,<italic>for every</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> ε </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ,<italic>there exists</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> η </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>such that for any</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> φ </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mi> ℋ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>satisfying</italic></p>
      <disp-formula id="FD29">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:munder>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>inf</mml:mtext>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mo>∈</mml:mo>
                <mml:mi mathvariant="fraktur">M</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:munder>
            <mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>φ</mml:mi>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>ℋ</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>&lt;</mml:mo>
            <mml:mi>η</mml:mi>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>we have</p>
      <disp-formula id="FD30">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:munder>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>sup</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>t</mml:mi>
                <mml:mo>≥</mml:mo>
                <mml:mn>0</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:munder>
            <mml:munder>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>inf</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mo>∈</mml:mo>
                <mml:mi mathvariant="script">G</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:munder>
            <mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>⋅</mml:mo>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>ℋ</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>&lt;</mml:mo>
            <mml:mi>ε</mml:mi>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>where <inline-formula><mml:math><mml:mtext> Ψ </mml:mtext></mml:math></inline-formula> is the unique solution of (1.15) with initial data <inline-formula><mml:math><mml:mi> φ </mml:mi></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p>The rest of this paper is organized as follows. In Section 2, we collect some preliminary facts that will be used throughout. In Section 3, we prove that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ℳ </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> τ </mml:mi><mml:mi> p </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is attained. The asymptotic behaviour of the minimizer and the stability result are established in Sections 4 and 5, respectively.</p>
    </sec>
    <sec id="sec2">
      <title>2. Preliminaries</title>
      <p>In this section, we collect some auxiliary facts that will be used in the sequel.</p>
      <p>Let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> φ </mml:mi><mml:mi> p </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mi> w </mml:mi></mml:math></inline-formula> be ground state solutions of (1.12) and (1.7) respectively. By Lemma 2.1 in [<xref ref-type="bibr" rid="B25">25</xref>], we have</p>
      <disp-formula id="FD31">
        <label>(2.1)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>φ</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>→</mml:mo>
            <mml:mi>w</mml:mi>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>in</mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:msup>
              <mml:mi>H</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>and</p>
      <disp-formula id="FD32">
        <label>(2.2)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>a</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
              <mml:mtext>*</mml:mtext>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>→</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mi>a</mml:mi>
              <mml:mtext>*</mml:mtext>
            </mml:msup>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>as</mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>p</mml:mi>
            <mml:mo>→</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mn>4</mml:mn>
              <mml:mo>+</mml:mo>
            </mml:msup>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>It is known from [<xref ref-type="bibr" rid="B26">26</xref>] that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> a </mml:mi><mml:mi> p </mml:mi><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> gives the best constant in the Gagliardo-Nirenberg inequality:</p>
      <disp-formula id="FD33">
        <label>(2.3)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>p</mml:mi>
                  </mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mi>p</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>a</mml:mi>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                  <mml:mtext>*</mml:mtext>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mstyle displaystyle="true">
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mo>∫</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>∇</mml:mo>
                                  <mml:mi>u</mml:mi>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msup>
                          <mml:mtext>d</mml:mtext>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mstyle>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>p</mml:mi>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
            </mml:msup>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>for</mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>u</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:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>We now define on <inline-formula><mml:math><mml:mi> ℋ </mml:mi></mml:math></inline-formula> the following symmetric bilinear forms</p>
      <disp-formula id="FD34">
        <label>(2.4)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>B</mml:mi>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>u</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:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mstyle displaystyle="true">
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mo>∫</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msup>
                            <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msup>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mtext>ln</mml:mtext>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mi>y</mml:mi>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:mi>y</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mstyle>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD35">
        <label>(2.5)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>B</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>u</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 displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mstyle displaystyle="true">
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mo>∫</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msup>
                            <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msup>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mtext>ln</mml:mtext>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                            <mml:mo>+</mml:mo>
                            <mml:msup>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>|</mml:mo>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mi>x</mml:mi>
                                    <mml:mo>−</mml:mo>
                                    <mml:mi>y</mml:mi>
                                  </mml:mrow>
                                  <mml:mo>|</mml:mo>
                                </mml:mrow>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mi>y</mml:mi>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:mi>y</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mstyle>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>and</p>
      <disp-formula id="FD36">
        <label>(2.6)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>B</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>u</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 displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mstyle displaystyle="true">
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mo>∫</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msup>
                            <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msup>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mtext>ln</mml:mtext>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                            <mml:mo>+</mml:mo>
                            <mml:mfrac>
                              <mml:mn>1</mml:mn>
                              <mml:mrow>
                                <mml:msup>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:mo>|</mml:mo>
                                      <mml:mrow>
                                        <mml:mi>x</mml:mi>
                                        <mml:mo>−</mml:mo>
                                        <mml:mi>y</mml:mi>
                                      </mml:mrow>
                                      <mml:mo>|</mml:mo>
                                    </mml:mrow>
                                  </mml:mrow>
                                  <mml:mn>2</mml:mn>
                                </mml:msup>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mfrac>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mi>y</mml:mi>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:mi>y</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mstyle>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Then we have the relation</p>
      <disp-formula id="FD37">
        <label>(2.7)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>B</mml:mi>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>u</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:mfrac>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>[</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>B</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>B</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>u</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:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Using the elementary inequality <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:mtext> ln </mml:mtext><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> + </mml:mo><mml:mi> r </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:mi> r </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> r </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , we obtain</p>
      <disp-formula id="FD38">
        <label>(2.8)</label>
        <mml:math>
          <mml:mtable>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>B</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>u</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:mo>≤</mml:mo>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mstyle displaystyle="true">
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mo>∫</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msup>
                                <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msup>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mtext>ln</mml:mtext>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mn>1</mml:mn>
                                <mml:mo>+</mml:mo>
                                <mml:mfrac>
                                  <mml:mn>1</mml:mn>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:mo>|</mml:mo>
                                      <mml:mrow>
                                        <mml:mi>x</mml:mi>
                                        <mml:mo>−</mml:mo>
                                        <mml:mi>y</mml:mi>
                                      </mml:mrow>
                                      <mml:mo>|</mml:mo>
                                    </mml:mrow>
                                  </mml:mrow>
                                </mml:mfrac>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>u</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>x</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>u</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>y</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mstyle>
                    </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:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mstyle displaystyle="true">
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mo>∫</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msup>
                                <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msup>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mfrac>
                              <mml:mn>1</mml:mn>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>|</mml:mo>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mi>x</mml:mi>
                                    <mml:mo>−</mml:mo>
                                    <mml:mi>y</mml:mi>
                                  </mml:mrow>
                                  <mml:mo>|</mml:mo>
                                </mml:mrow>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mfrac>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>u</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>x</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>u</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>y</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mstyle>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>.</mml:mo>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Consequently, by the Gagliardo-Nirenberg inequality (2.3) and the Hardy-Littlewood-Sobolev inequality in dimension two [<xref ref-type="bibr" rid="B27">27</xref>]:</p>
      <disp-formula id="FD39">
        <label>(2.9)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mstyle displaystyle="true">
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mo>∫</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msup>
                            <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msup>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mfrac>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>|</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mi>x</mml:mi>
                                <mml:mo>−</mml:mo>
                                <mml:mi>y</mml:mi>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>|</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mfrac>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>x</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>v</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>y</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>
                        </mml:mo>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:mi>y</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mstyle>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:mi>C</mml:mi>
            <mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mi>u</mml:mi>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>4</mml:mn>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mi>v</mml:mi>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>4</mml:mn>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>where</mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>u</mml:mi>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mi>v</mml:mi>
            <mml:mo>∈</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mi>L</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>4</mml:mn>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
            </mml:msup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>we have</p>
      <disp-formula id="FD40">
        <label>(2.10)</label>
        <mml:math display="inline">
          <mml:mrow>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mstyle displaystyle="true">
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mo>∫</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msup>
                            <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msup>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mfrac>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>|</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mi>x</mml:mi>
                                <mml:mo>−</mml:mo>
                                <mml:mi>y</mml:mi>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>|</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mfrac>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mi>y</mml:mi>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:mi>y</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mstyle>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:mi>C</mml:mi>
            <mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mstyle displaystyle="true">
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mo>∫</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msup>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mfrac>
                                <mml:mn>8</mml:mn>
                                <mml:mn>3</mml:mn>
                              </mml:mfrac>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msup>
                          <mml:mtext>d</mml:mtext>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mstyle>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
            </mml:msup>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:mi>C</mml:mi>
            <mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mstyle displaystyle="true">
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mo>∫</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>∇</mml:mo>
                                  <mml:mi>u</mml:mi>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msup>
                          <mml:mtext>d</mml:mtext>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mstyle>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
            </mml:msup>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Therefore,</p>
      <disp-formula id="FD41">
        <label>(2.11)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mfrac>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:mfrac>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>|</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>B</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>u</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:mo>≤</mml:mo>
            <mml:mi>C</mml:mi>
            <mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mstyle displaystyle="true">
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mo>∫</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>∇</mml:mo>
                                  <mml:mi>u</mml:mi>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msup>
                          <mml:mtext>d</mml:mtext>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mstyle>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
            </mml:msup>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Similarly,</p>
      <disp-formula id="FD42">
        <label>(2.12)</label>
        <mml:math display="inline">
          <mml:mtable>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>B</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>u</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:mo>≤</mml:mo>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mstyle displaystyle="true">
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mo>∫</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msup>
                                <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msup>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>[</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mtext>ln</mml:mtext>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>(</mml:mo>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mn>1</mml:mn>
                                    <mml:mo>+</mml:mo>
                                    <mml:msup>
                                      <mml:mrow>
                                        <mml:mrow>
                                          <mml:mo>|</mml:mo>
                                          <mml:mi>x</mml:mi>
                                          <mml:mo>|</mml:mo>
                                        </mml:mrow>
                                      </mml:mrow>
                                      <mml:mn>2</mml:mn>
                                    </mml:msup>
                                  </mml:mrow>
                                  <mml:mo>)</mml:mo>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>+</mml:mo>
                                <mml:mtext>ln</mml:mtext>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>(</mml:mo>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mn>1</mml:mn>
                                    <mml:mo>+</mml:mo>
                                    <mml:msup>
                                      <mml:mrow>
                                        <mml:mrow>
                                          <mml:mo>|</mml:mo>
                                          <mml:mi>y</mml:mi>
                                          <mml:mo>|</mml:mo>
                                        </mml:mrow>
                                      </mml:mrow>
                                      <mml:mn>2</mml:mn>
                                    </mml:msup>
                                  </mml:mrow>
                                  <mml:mo>)</mml:mo>
                                </mml:mrow>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>]</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>u</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>x</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>u</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>y</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mstyle>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mo>≤</mml:mo>
                <mml:mn>2</mml:mn>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mtext>ln</mml:mtext>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                          <mml:mo>+</mml:mo>
                          <mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                                <mml:mi>x</mml:mi>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msup>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mi>y</mml:mi>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>y</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>.</mml:mo>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mo>≤</mml:mo>
                <mml:mn>2</mml:mn>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mi>y</mml:mi>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>y</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>.</mml:mo>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>The following results can be verified as in Lemma 2.2 of [<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>].</p>
      <p><bold>Lemma</bold><bold>2.1</bold><italic>The following statements hold:</italic></p>
      <p>1. The embedding <inline-formula><mml:math><mml:mi> ℋ </mml:mi></mml:math></inline-formula> ↪<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> L </mml:mi><mml:mi> q </mml:mi></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is compact, where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> q </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mo> + </mml:mo><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p>2. The functionals <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> B </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> u </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> B </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> u </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> B </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> u </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are of class <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> on <inline-formula><mml:math><mml:mi> ℋ </mml:mi></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p>3. <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> B </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> u </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is weakly lower semi-continuous on <inline-formula><mml:math><mml:mi> ℋ </mml:mi></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p>We also have the following compact result.</p>
      <p><bold>Lemma</bold><bold>2.2</bold><italic>Suppose</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> V </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> L </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> l </mml:mi><mml:mi> o </mml:mi><mml:mi> c </mml:mi></mml:mrow><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>and</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi> lim </mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> | </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> → </mml:mo><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi> V </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .<italic>Then for any</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> q </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ,<italic>the embedding</italic><inline-formula><mml:math><mml:mi> ℋ </mml:mi></mml:math></inline-formula> ↪<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> L </mml:mi><mml:mi> q </mml:mi></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>is compact</italic>.</p>
    </sec>
    <sec id="sec3">
      <title>3. Existence of Minimizers</title>
      <p>In this section, we prove Theorem 1.1. The proof consists of two parts. First, we show <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ℳ </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> k </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is attained by some <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> A </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , then we prove <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> A </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for some <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p><bold>Proof of Theorem</bold><bold>1.1</bold> Fix <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> be a minimizing sequence of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ℳ </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> k </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Since <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> A </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is a bounded closed set in <inline-formula><mml:math><mml:mi> ℋ </mml:mi></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is bounded. Hence, by Lemma 2.2 we may assume that</p>
      <disp-formula id="FD43">
        <label>(3.1)</label>
        <mml:math display="inline">
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mi>n</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>⇀</mml:mo>
            <mml:mi>u</mml:mi>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>in</mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>ℋ</mml:mi>
            <mml:mo>;</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:msub>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mi>n</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>→</mml:mo>
            <mml:mi>u</mml:mi>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>in</mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:msup>
              <mml:mi>L</mml:mi>
              <mml:mi>q</mml:mi>
            </mml:msup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>q</mml:mi>
            <mml:mo>∈</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>[</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>∞</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>;</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:msub>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mi>n</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>→</mml:mo>
            <mml:mi>u</mml:mi>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>a</mml:mtext>
            <mml:mtext>.e</mml:mtext>
            <mml:mtext>.</mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:msup>
              <mml:mi>ℝ</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msup>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>This yields</p>
      <disp-formula id="FD44">
        <label>(3.2)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>∇</mml:mo>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:munder>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>lim</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>n</mml:mi>
                <mml:mo>→</mml:mo>
                <mml:mi>∞</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:munder>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>∇</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:munder>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>lim</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>n</mml:mi>
                <mml:mo>→</mml:mo>
                <mml:mi>∞</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:munder>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>p</mml:mi>
                  </mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>p</mml:mi>
                  </mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Since <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub><mml:mo> → </mml:mo><mml:mi> u </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> L </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , there exists <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> v </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:msup><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> such that</p>
      <disp-formula id="FD45">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>|</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>u</mml:mi>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>|</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>|</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>|</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:mi>v</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>x</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>x</mml:mi>
            <mml:mo>∈</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mi>ℝ</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msup>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>for any <inline-formula><mml:math><mml:mi> n </mml:mi></mml:math></inline-formula> [<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>]. Therefore,</p>
      <disp-formula id="FD46">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mtext>ln</mml:mtext>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>|</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mi>y</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>|</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mi>n</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>x</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mi>n</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>y</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:mtext>ln</mml:mtext>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>|</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mi>y</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>|</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:msup>
              <mml:mi>v</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>x</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:msup>
              <mml:mi>v</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>y</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>and</p>
      <disp-formula id="FD47">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mtext>ln</mml:mtext>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mi>n</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>x</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mi>n</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>y</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:mtext>ln</mml:mtext>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:msup>
              <mml:mi>v</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>x</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:msup>
              <mml:mi>v</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>y</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>By the Lebesgue dominated convergence theorem, we deduce that</p>
      <disp-formula id="FD48">
        <mml:math>
          <mml:mtable columnalign="left">
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:munder>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>lim</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                    <mml:mo>→</mml:mo>
                    <mml:mi>∞</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:munder>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mstyle displaystyle="true">
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mo>∫</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msup>
                                <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msup>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>ln</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mn>1</mml:mn>
                                <mml:mo>+</mml:mo>
                                <mml:msup>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:mo>|</mml:mo>
                                      <mml:mrow>
                                        <mml:mi>x</mml:mi>
                                        <mml:mo>−</mml:mo>
                                        <mml:mi>y</mml:mi>
                                      </mml:mrow>
                                      <mml:mo>|</mml:mo>
                                    </mml:mrow>
                                  </mml:mrow>
                                  <mml:mn>2</mml:mn>
                                </mml:msup>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mi>u</mml:mi>
                              <mml:mi>n</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msubsup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>x</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mi>u</mml:mi>
                              <mml:mi>n</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msubsup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>y</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mstyle>
                    </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:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mstyle displaystyle="true">
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mo>∫</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msup>
                                <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msup>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>ln</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mn>1</mml:mn>
                                <mml:mo>+</mml:mo>
                                <mml:msup>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:mo>|</mml:mo>
                                      <mml:mrow>
                                        <mml:mi>x</mml:mi>
                                        <mml:mo>−</mml:mo>
                                        <mml:mi>y</mml:mi>
                                      </mml:mrow>
                                      <mml:mo>|</mml:mo>
                                    </mml:mrow>
                                  </mml:mrow>
                                  <mml:mn>2</mml:mn>
                                </mml:msup>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>u</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>x</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>u</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>y</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mstyle>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>.</mml:mo>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>and</p>
      <disp-formula id="FD49">
        <mml:math>
          <mml:mtable columnalign="left">
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:munder>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>lim</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                    <mml:mo>→</mml:mo>
                    <mml:mi>∞</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:munder>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mstyle displaystyle="true">
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mo>∫</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msup>
                                <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msup>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>ln</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mn>1</mml:mn>
                                <mml:mo>+</mml:mo>
                                <mml:mfrac>
                                  <mml:mn>1</mml:mn>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:msup>
                                      <mml:mrow>
                                        <mml:mrow>
                                          <mml:mo>|</mml:mo>
                                          <mml:mrow>
                                            <mml:mi>x</mml:mi>
                                            <mml:mo>−</mml:mo>
                                            <mml:mi>y</mml:mi>
                                          </mml:mrow>
                                          <mml:mo>|</mml:mo>
                                        </mml:mrow>
                                      </mml:mrow>
                                      <mml:mn>2</mml:mn>
                                    </mml:msup>
                                  </mml:mrow>
                                </mml:mfrac>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mi>u</mml:mi>
                              <mml:mi>n</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msubsup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>x</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mi>u</mml:mi>
                              <mml:mi>n</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msubsup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>y</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mstyle>
                    </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:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mstyle displaystyle="true">
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mo>∫</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msup>
                                <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msup>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>ln</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mn>1</mml:mn>
                                <mml:mo>+</mml:mo>
                                <mml:mfrac>
                                  <mml:mn>1</mml:mn>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:msup>
                                      <mml:mrow>
                                        <mml:mrow>
                                          <mml:mo>|</mml:mo>
                                          <mml:mrow>
                                            <mml:mi>x</mml:mi>
                                            <mml:mo>−</mml:mo>
                                            <mml:mi>y</mml:mi>
                                          </mml:mrow>
                                          <mml:mo>|</mml:mo>
                                        </mml:mrow>
                                      </mml:mrow>
                                      <mml:mn>2</mml:mn>
                                    </mml:msup>
                                  </mml:mrow>
                                </mml:mfrac>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>u</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>x</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>u</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>y</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mstyle>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>.</mml:mo>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Consequently,</p>
      <disp-formula id="FD50">
        <label>(3.3)</label>
        <mml:math display="inline">
          <mml:mrow>
            <mml:munder>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>lim</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>n</mml:mi>
                <mml:mo>→</mml:mo>
                <mml:mi>∞</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:munder>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mstyle displaystyle="true">
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mo>∫</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msup>
                            <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msup>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>ln</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mi>y</mml:mi>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:mi>y</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mstyle>
                </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:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mstyle displaystyle="true">
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mo>∫</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msup>
                            <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msup>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>ln</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mi>y</mml:mi>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:mi>y</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mstyle>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Combining (3.2) and (3.3), we obtain</p>
      <disp-formula id="FD51">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>ℳ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>p</mml:mi>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>k</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>p</mml:mi>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>k</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:munder>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>lim</mml:mtext>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>n</mml:mi>
                <mml:mo>→</mml:mo>
                <mml:mi>∞</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:munder>
            <mml:msub>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>p</mml:mi>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>k</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>u</mml:mi>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>ℳ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>p</mml:mi>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>k</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Thus <inline-formula><mml:math><mml:mi> u </mml:mi></mml:math></inline-formula> is a minimizer of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ℳ </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> k </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p>In order to prove that <inline-formula><mml:math><mml:mi> u </mml:mi></mml:math></inline-formula> is a weak solution of (1.3), it is necessary to show <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> A </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . To this end, we shall choose <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> appropriately.</p>
      <p>For any <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mi> S </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , from (2.3) and (2.11) we deduce</p>
      <disp-formula id="FD52">
        <mml:math>
          <mml:mtable>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>E</mml:mi>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>u</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>≥</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:mfrac>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>∇</mml:mo>
                              <mml:mi>u</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mn>8</mml:mn>
                </mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>[</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>B</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>B</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>u</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:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mi>a</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>a</mml:mi>
                      <mml:mi>p</mml:mi>
                      <mml:mtext>*</mml:mtext>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mstyle displaystyle="true">
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mo>∫</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msup>
                                <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msup>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>|</mml:mo>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mo>∇</mml:mo>
                                    <mml:mi>u</mml:mi>
                                  </mml:mrow>
                                  <mml:mo>|</mml:mo>
                                </mml:mrow>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mstyle>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mfrac>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>p</mml:mi>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:mfrac>
                  </mml:mrow>
                </mml:msup>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mo>≥</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:mfrac>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>∇</mml:mo>
                              <mml:mi>u</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mi>a</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>a</mml:mi>
                      <mml:mi>p</mml:mi>
                      <mml:mtext>*</mml:mtext>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mstyle displaystyle="true">
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mo>∫</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msup>
                                <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msup>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>|</mml:mo>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mo>∇</mml:mo>
                                    <mml:mi>u</mml:mi>
                                  </mml:mrow>
                                  <mml:mo>|</mml:mo>
                                </mml:mrow>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mstyle>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mfrac>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>p</mml:mi>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:mfrac>
                  </mml:mrow>
                </mml:msup>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mi>C</mml:mi>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mstyle displaystyle="true">
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mo>∫</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msup>
                                <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msup>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>|</mml:mo>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mo>∇</mml:mo>
                                    <mml:mi>u</mml:mi>
                                  </mml:mrow>
                                  <mml:mo>|</mml:mo>
                                </mml:mrow>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mstyle>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mfrac>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:mfrac>
                  </mml:mrow>
                </mml:msup>
                <mml:mo>.</mml:mo>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Consider the function</p>
      <disp-formula id="FD53">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>h</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:mfrac>
            <mml:msup>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msup>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mi>a</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>a</mml:mi>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                  <mml:mtext>*</mml:mtext>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:msup>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>p</mml:mi>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msup>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>It attains its maximum at</p>
      <disp-formula id="FD54">
        <label>(3.4)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>τ</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>:</mml:mo>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mfrac>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>a</mml:mi>
                          <mml:mi>p</mml:mi>
                          <mml:mtext>*</mml:mtext>
                        </mml:msubsup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>a</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>p</mml:mi>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mfrac>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>p</mml:mi>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mn>4</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
            </mml:msup>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Let</p>
      <disp-formula id="FD55">
        <label>(3.5)</label>
        <mml:math display="inline">
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>I</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:mfrac>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>∇</mml:mo>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mn>4</mml:mn>
            </mml:mfrac>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mstyle displaystyle="true">
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mo>∫</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msup>
                            <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msup>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mtext>ln</mml:mtext>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mi>y</mml:mi>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:mi>y</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mstyle>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mi>a</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
            </mml:mfrac>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>p</mml:mi>
                  </mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Then</p>
      <disp-formula id="FD56">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>I</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>≥</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:mfrac>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>τ</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mi>a</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>a</mml:mi>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                  <mml:mtext>*</mml:mtext>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>τ</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>p</mml:mi>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mi>C</mml:mi>
            <mml:msub>
              <mml:mi>τ</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>p</mml:mi>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mn>4</mml:mn>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>p</mml:mi>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>τ</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mi>C</mml:mi>
            <mml:msub>
              <mml:mi>τ</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>:</mml:mo>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mi>g</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>τ</mml:mi>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Choose <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn> 4 </mml:mn><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , then</p>
      <disp-formula id="FD57">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>g</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>τ</mml:mi>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>≥</mml:mo>
            <mml:mi>θ</mml:mi>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>τ</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>→</mml:mo>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mi>∞</mml:mi>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>as</mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>p</mml:mi>
            <mml:mo>→</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mn>4</mml:mn>
              <mml:mo>+</mml:mo>
            </mml:msup>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD58">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>≥</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>I</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD59">
        <label>(3.6)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:munder>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>inf</mml:mtext>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mo>∈</mml:mo>
                <mml:mo>∂</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>A</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>τ</mml:mi>
                      <mml:mi>p</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:munder>
            <mml:msub>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>≥</mml:mo>
            <mml:munder>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>inf</mml:mtext>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mo>∈</mml:mo>
                <mml:mo>∂</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>A</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>τ</mml:mi>
                      <mml:mi>p</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:munder>
            <mml:msub>
              <mml:mi>I</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>≥</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>p</mml:mi>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mn>4</mml:mn>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>p</mml:mi>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>τ</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mi>C</mml:mi>
            <mml:msub>
              <mml:mi>τ</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>We now show that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> A </mml:mi><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> τ </mml:mi><mml:mi> p </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p>Let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> φ </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> be such that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> φ </mml:mi><mml:mo> ≥ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo><mml:mi> φ </mml:mi><mml:mo> ‖ </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msubsup><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Choose <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> t </mml:mi><mml:mi> p </mml:mi></mml:msub><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> such that</p>
      <disp-formula id="FD60">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>φ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>x</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mi>φ</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>satisfying</p>
      <disp-formula id="FD61">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>∇</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>φ</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>t</mml:mi>
                                <mml:mi>p</mml:mi>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>∇</mml:mo>
                          <mml:mi>φ</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mn>4</mml:mn>
            </mml:mfrac>
            <mml:mi>θ</mml:mi>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>τ</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>which implies <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> φ </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> t </mml:mi><mml:mi> p </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> A </mml:mi><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> t </mml:mi><mml:mi> p </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Thus,</p>
      <disp-formula id="FD62">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:mfrac>
            <mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>θ</mml:mi>
                    <mml:mstyle displaystyle="true">
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mo>∫</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>∇</mml:mo>
                                  <mml:mi>φ</mml:mi>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msup>
                          <mml:mtext>d</mml:mtext>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mstyle>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
            </mml:msup>
            <mml:msub>
              <mml:mi>τ</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>This implies that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> t </mml:mi><mml:mi> p </mml:mi></mml:msub><mml:mo> → </mml:mo><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo><mml:msup><mml:mn> 4 </mml:mn><mml:mo> + </mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , since <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> τ </mml:mi><mml:mi> p </mml:mi></mml:msub><mml:mo> → </mml:mo><mml:mo> + </mml:mo><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p>Set <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> M </mml:mi><mml:mo> : </mml:mo><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi> sup </mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mtext> supp </mml:mtext><mml:mi> φ </mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> | </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . By Lebesgue dominated convergence theorem,</p>
      <disp-formula id="FD63">
        <label>(3.7)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>φ</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>t</mml:mi>
                                <mml:mi>p</mml:mi>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mfrac>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>t</mml:mi>
                                <mml:mi>p</mml:mi>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mfrac>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mi>φ</mml:mi>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mfrac>
                      <mml:mi>M</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>t</mml:mi>
                          <mml:mi>p</mml:mi>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mfrac>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msup>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mi>φ</mml:mi>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>→</mml:mo>
            <mml:mn>0</mml:mn>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>as <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo><mml:msup><mml:mn> 4 </mml:mn><mml:mo> + </mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Moreover, since</p>
      <disp-formula id="FD64">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mstyle displaystyle="true">
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mo>∫</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msup>
                            <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msup>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mtext>ln</mml:mtext>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mi>y</mml:mi>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:mi>y</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mstyle>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:mfrac>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>B</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>B</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>u</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:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>by (2.12) and (3.7) we obtain</p>
      <disp-formula id="FD65">
        <label>(3.8)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>|</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>B</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>φ</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>t</mml:mi>
                          <mml:mi>p</mml:mi>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>φ</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>t</mml:mi>
                          <mml:mi>p</mml:mi>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>|</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:mfrac>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>φ</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>t</mml:mi>
                                <mml:mi>p</mml:mi>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>→</mml:mo>
            <mml:mn>0</mml:mn>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>as</mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>p</mml:mi>
            <mml:mo>→</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mn>4</mml:mn>
              <mml:mo>+</mml:mo>
            </mml:msup>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>In view of (3.7),</p>
      <disp-formula id="FD66">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>|</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>B</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>φ</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>t</mml:mi>
                          <mml:mi>p</mml:mi>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>φ</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>t</mml:mi>
                          <mml:mi>p</mml:mi>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>|</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:mi>C</mml:mi>
            <mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mstyle displaystyle="true">
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mo>∫</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>∇</mml:mo>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>φ</mml:mi>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:msub>
                                        <mml:mi>t</mml:mi>
                                        <mml:mi>p</mml:mi>
                                      </mml:msub>
                                    </mml:mrow>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msup>
                          <mml:mtext>d</mml:mtext>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mstyle>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
            </mml:msup>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:mfrac>
            <mml:mi>C</mml:mi>
            <mml:msup>
              <mml:mi>θ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mo>/</mml:mo>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:msup>
            <mml:msub>
              <mml:mi>τ</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Consequently,</p>
      <disp-formula id="FD67">
        <label>(3.9)</label>
        <mml:math>
          <mml:mtable>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>E</mml:mi>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>φ</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>t</mml:mi>
                          <mml:mi>p</mml:mi>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>≤</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:mfrac>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>∇</mml:mo>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>φ</mml:mi>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>t</mml:mi>
                                    <mml:mi>p</mml:mi>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:mfrac>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>φ</mml:mi>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>t</mml:mi>
                                    <mml:mi>p</mml:mi>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mn>4</mml:mn>
                </mml:mfrac>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mstyle displaystyle="true">
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mo>∫</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msup>
                                <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msup>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mtext>ln</mml:mtext>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>|</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mi>x</mml:mi>
                                <mml:mo>−</mml:mo>
                                <mml:mi>y</mml:mi>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>|</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mi>φ</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:msub>
                                  <mml:mi>t</mml:mi>
                                  <mml:mi>p</mml:mi>
                                </mml:msub>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msubsup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>x</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mi>φ</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:msub>
                                  <mml:mi>t</mml:mi>
                                  <mml:mi>p</mml:mi>
                                </mml:msub>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msubsup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>y</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mstyle>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mo>≤</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mn>4</mml:mn>
                </mml:mfrac>
                <mml:mi>θ</mml:mi>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>τ</mml:mi>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mi>C</mml:mi>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                        <mml:mn>4</mml:mn>
                      </mml:mfrac>
                      <mml:mi>θ</mml:mi>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>τ</mml:mi>
                        <mml:mi>p</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msubsup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                      <mml:mo>/</mml:mo>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:msup>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mi>o</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mo>≤</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:mfrac>
                <mml:mi>θ</mml:mi>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>τ</mml:mi>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>&lt;</mml:mo>
                <mml:mi>g</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>τ</mml:mi>
                      <mml:mi>p</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> sufficiently close to 4. Hence we obtain</p>
      <disp-formula id="FD68">
        <label>(3.10)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>ℳ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>p</mml:mi>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>τ</mml:mi>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>φ</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                      <mml:mi>p</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>&lt;</mml:mo>
            <mml:munder>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>inf</mml:mtext>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mo>∈</mml:mo>
                <mml:mo>∂</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>A</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>τ</mml:mi>
                      <mml:mi>p</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:munder>
            <mml:msub>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>The proof is complete. □</p>
    </sec>
    <sec id="sec4">
      <title>4. Asymptotic Behavior</title>
      <p>In this section, we investigate the asymptotic behavior of the minimizers <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mi> p </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ℳ </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> τ </mml:mi><mml:mi> p </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo><mml:msup><mml:mn> 4 </mml:mn><mml:mo> + </mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p>By Proposition 2.3 in [<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>], critical points <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mi> ℋ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> E </mml:mi><mml:mi> p </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> on the <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> L </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> -sphere are strong solutions of (1.3) in <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> W </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> q </mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for all <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> q </mml:mi><mml:mo> ≥ </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , and, in the present setting, they are classical solutions in <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Moreover, it is shown in the same proposition that for every <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ,</p>
      <disp-formula id="FD69">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>|</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>|</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:msup>
              <mml:mtext>e</mml:mtext>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>α</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:msup>
            <mml:mo>→</mml:mo>
            <mml:mn>0</mml:mn>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>as</mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>|</mml:mo>
              <mml:mi>x</mml:mi>
              <mml:mo>|</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>→</mml:mo>
            <mml:mi>∞</mml:mi>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Consequently, <inline-formula><mml:math><mml:mi> u </mml:mi></mml:math></inline-formula> satisfies the Pohozaev identity:</p>
      <disp-formula id="FD70">
        <label>(4.1)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>∇</mml:mo>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mn>4</mml:mn>
            </mml:mfrac>
            <mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mstyle displaystyle="true">
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mo>∫</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                                <mml:mi>u</mml:mi>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msup>
                          <mml:mtext>d</mml:mtext>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mstyle>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msup>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>p</mml:mi>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>a</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>p</mml:mi>
            </mml:mfrac>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>p</mml:mi>
                  </mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p><bold>Le</bold><bold>mma</bold><bold>4.1</bold><italic>Any sequence of minimizers</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mi> p </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>of</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ℳ </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> τ </mml:mi><mml:mi> p </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>is uniformly</italic><italic>bounded in</italic><inline-formula><mml:math><mml:mi> ℋ </mml:mi></mml:math></inline-formula><italic>for</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>sufficiently close to</italic>4.</p>
      <p><italic>Proof</italic>. Let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> φ </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> C </mml:mi><mml:mi> c </mml:mi><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> be such that</p>
      <disp-formula id="FD71">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mn>0</mml:mn>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:mi>φ</mml:mi>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:mn>1</mml:mn>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>and</mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mi>φ</mml:mi>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mn>1.</mml:mn>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Since <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> τ </mml:mi><mml:mi> p </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> given in (1.10) tends to infinity as <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo><mml:msup><mml:mn> 4 </mml:mn><mml:mo> + </mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , we have <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> φ </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> A </mml:mi><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> τ </mml:mi><mml:mi> p </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> sufficiently close to 4. Therefore,</p>
      <disp-formula id="FD72">
        <label>(4.2)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>u</mml:mi>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:munder>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>inf</mml:mtext>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mo>∈</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>A</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>τ</mml:mi>
                      <mml:mi>p</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:munder>
            <mml:msub>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>φ</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>By the Gagliardo-Nirenberg inequality (2.3),</p>
      <disp-formula id="FD73">
        <label>(4.3)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mi>φ</mml:mi>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>p</mml:mi>
                  </mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mi>p</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>a</mml:mi>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                  <mml:mtext>*</mml:mtext>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mstyle displaystyle="true">
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mo>∫</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>∇</mml:mo>
                                  <mml:mi>φ</mml:mi>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msup>
                          <mml:mtext>d</mml:mtext>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mstyle>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>p</mml:mi>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
            </mml:msup>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mi>φ</mml:mi>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>which implies, since <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> a </mml:mi><mml:mi> p </mml:mi><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msubsup><mml:mo> → </mml:mo><mml:msup><mml:mi> a </mml:mi><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo><mml:msup><mml:mn> 4 </mml:mn><mml:mo> + </mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , that</p>
      <disp-formula id="FD74">
        <label>(4.4)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mi>φ</mml:mi>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>p</mml:mi>
                  </mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:mi>C</mml:mi>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>for some constant <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> C </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> independent of <inline-formula><mml:math><mml:mi> p </mml:mi></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p>Moreover, the estimate</p>
      <disp-formula id="FD75">
        <label>(4.5)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>|</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mstyle displaystyle="true">
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mo>∫</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msup>
                                <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msup>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mtext>ln</mml:mtext>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>|</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mi>x</mml:mi>
                                <mml:mo>−</mml:mo>
                                <mml:mi>y</mml:mi>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>|</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>φ</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>x</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>φ</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>y</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mstyle>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>|</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:mi>C</mml:mi>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>combined with (4.4) yields</p>
      <disp-formula id="FD76">
        <label>(4.6)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>φ</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:mi>C</mml:mi>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>with <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> C </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> independent of <inline-formula><mml:math><mml:mi> p </mml:mi></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p>We now claim that</p>
      <disp-formula id="FD77">
        <label>(4.7)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>∇</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mi>p</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:mi>C</mml:mi>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>with <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> C </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> independent of <inline-formula><mml:math><mml:mi> p </mml:mi></mml:math></inline-formula> . Indeed, by the Pohozaev identity (4.1) we deduce, for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> close to 4, that</p>
      <disp-formula id="FD78">
        <label>(4.8)</label>
        <mml:math display="inline">
          <mml:mtable>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mn>2</mml:mn>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>∇</mml:mo>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>u</mml:mi>
                                <mml:mi>p</mml:mi>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mn>2</mml:mn>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>E</mml:mi>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                      <mml:mi>p</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:mfrac>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mstyle displaystyle="true">
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mo>∫</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msup>
                                <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msup>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mtext>ln</mml:mtext>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>|</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mi>x</mml:mi>
                                <mml:mo>−</mml:mo>
                                <mml:mi>y</mml:mi>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>|</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mi>u</mml:mi>
                              <mml:mi>p</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msubsup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>x</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mi>u</mml:mi>
                              <mml:mi>p</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msubsup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>y</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mstyle>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mn>4</mml:mn>
                </mml:mfrac>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>a</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>4</mml:mn>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mi>p</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                </mml:mfrac>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>u</mml:mi>
                                <mml:mi>p</mml:mi>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mi>p</mml:mi>
                      </mml:msup>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mo>≤</mml:mo>
                <mml:mn>2</mml:mn>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>E</mml:mi>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                      <mml:mi>p</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:mfrac>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mstyle displaystyle="true">
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mo>∫</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msup>
                                <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msup>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mtext>ln</mml:mtext>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>|</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mi>x</mml:mi>
                                <mml:mo>−</mml:mo>
                                <mml:mi>y</mml:mi>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>|</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mi>u</mml:mi>
                              <mml:mi>p</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msubsup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>x</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mi>u</mml:mi>
                              <mml:mi>p</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msubsup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>y</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mstyle>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mn>4</mml:mn>
                </mml:mfrac>
                <mml:mo>.</mml:mo>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Note that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> B </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> u </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ≥ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . From (2.7) and (2.11), we have</p>
      <disp-formula id="FD79">
        <mml:math>
          <mml:mtable columnalign="left">
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mstyle displaystyle="true">
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mo>∫</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msup>
                                <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msup>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mtext>ln</mml:mtext>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>|</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mi>x</mml:mi>
                                <mml:mo>−</mml:mo>
                                <mml:mi>y</mml:mi>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>|</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mi>u</mml:mi>
                              <mml:mi>p</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msubsup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>x</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mi>u</mml:mi>
                              <mml:mi>p</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msubsup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>y</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mstyle>
                    </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:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mstyle displaystyle="true">
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mo>∫</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msup>
                                <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msup>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mtext>ln</mml:mtext>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mn>1</mml:mn>
                                <mml:mo>+</mml:mo>
                                <mml:mfrac>
                                  <mml:mn>1</mml:mn>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:msup>
                                      <mml:mrow>
                                        <mml:mrow>
                                          <mml:mo>|</mml:mo>
                                          <mml:mrow>
                                            <mml:mi>x</mml:mi>
                                            <mml:mo>−</mml:mo>
                                            <mml:mi>y</mml:mi>
                                          </mml:mrow>
                                          <mml:mo>|</mml:mo>
                                        </mml:mrow>
                                      </mml:mrow>
                                      <mml:mn>2</mml:mn>
                                    </mml:msup>
                                  </mml:mrow>
                                </mml:mfrac>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mi>u</mml:mi>
                              <mml:mi>p</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msubsup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>x</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mi>u</mml:mi>
                              <mml:mi>p</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msubsup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>y</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mstyle>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>≤</mml:mo>
                <mml:mi>C</mml:mi>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mstyle displaystyle="true">
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mo>∫</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msup>
                                <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msup>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>|</mml:mo>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mo>∇</mml:mo>
                                    <mml:msub>
                                      <mml:mi>u</mml:mi>
                                      <mml:mi>p</mml:mi>
                                    </mml:msub>
                                  </mml:mrow>
                                  <mml:mo>|</mml:mo>
                                </mml:mrow>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mstyle>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mfrac>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:mfrac>
                  </mml:mrow>
                </mml:msup>
                <mml:mo>.</mml:mo>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>From (4.2) and (4.6), we have</p>
      <disp-formula id="FD80">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>u</mml:mi>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:mi>C</mml:mi>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Therefore,</p>
      <disp-formula id="FD81">
        <label>(4.9)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>∇</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mi>p</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:mi>C</mml:mi>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mi>C</mml:mi>
            <mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mstyle displaystyle="true">
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mo>∫</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>∇</mml:mo>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>u</mml:mi>
                                    <mml:mi>p</mml:mi>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msup>
                          <mml:mtext>d</mml:mtext>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mstyle>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
            </mml:msup>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>which proves the claim (4.7). Combining (4.7) with the Pohozaev identity (4.1), we obtain</p>
      <disp-formula id="FD82">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mi>p</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>∇</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mi>p</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:mi>C</mml:mi>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Hence,</p>
      <disp-formula id="FD83">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                      <mml:mi>p</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>ℋ</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:mi>C</mml:mi>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>The proof of Lemma 4.1 is complete. □</p>
      <p><italic>Proof of Theorem</italic>1.4. Let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mi> p </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> be a sequence of minimizers of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ℳ </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> τ </mml:mi><mml:mi> p </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . By Lemma 4.1, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mi> p </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> ℋ </mml:mi></mml:msub><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mi> C </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . In view of Lemma 2.2, there exists a sequence <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> p </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> p </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub><mml:mo> → </mml:mo><mml:msup><mml:mn> 4 </mml:mn><mml:mo> + </mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> such that the corresponding sequence of minimizers <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> p </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ℳ </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> p </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> τ </mml:mi><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> p </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> satisfies</p>
      <disp-formula id="FD84">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>⇀</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>in</mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>ℋ</mml:mi>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>and</mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:msub>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>→</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>in</mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:msup>
              <mml:mi>L</mml:mi>
              <mml:mi>q</mml:mi>
            </mml:msup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> q </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mo> + </mml:mo><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . The Lagrange multiplier <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> satisfies</p>
      <disp-formula id="FD85">
        <mml:math>
          <mml:mtable>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>λ</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>∇</mml:mo>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>u</mml:mi>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:msub>
                                        <mml:mi>p</mml:mi>
                                        <mml:mi>k</mml:mi>
                                      </mml:msub>
                                    </mml:mrow>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msup>
                          <mml:mo>+</mml:mo>
                          <mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                                <mml:mi>x</mml:mi>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msup>
                          <mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>u</mml:mi>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:msub>
                                        <mml:mi>p</mml:mi>
                                        <mml:mi>k</mml:mi>
                                      </mml:msub>
                                    </mml:mrow>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msup>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mstyle displaystyle="true">
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mo>∫</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msup>
                                <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msup>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mtext>ln</mml:mtext>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>|</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mi>x</mml:mi>
                                <mml:mo>−</mml:mo>
                                <mml:mi>y</mml:mi>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>|</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mi>u</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:msub>
                                  <mml:mi>p</mml:mi>
                                  <mml:mi>k</mml:mi>
                                </mml:msub>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msubsup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>x</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mi>u</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:msub>
                                  <mml:mi>p</mml:mi>
                                  <mml:mi>k</mml:mi>
                                </mml:msub>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msubsup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>y</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mstyle>
                    </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:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>u</mml:mi>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>p</mml:mi>
                                    <mml:mi>k</mml:mi>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>p</mml:mi>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msup>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>,</mml:mo>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>which implies that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is bounded. Thus, up to a subsequence, we may assume <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub><mml:mo> → </mml:mo><mml:msub><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p>Furthermore, for any <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> φ </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , we write</p>
      <disp-formula id="FD86">
        <mml:math>
          <mml:mtable columnalign="left">
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mstyle displaystyle="true">
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mo>∫</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msup>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mo>|</mml:mo>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:msub>
                                        <mml:mi>u</mml:mi>
                                        <mml:mrow>
                                          <mml:msub>
                                            <mml:mi>p</mml:mi>
                                            <mml:mi>k</mml:mi>
                                          </mml:msub>
                                        </mml:mrow>
                                      </mml:msub>
                                    </mml:mrow>
                                    <mml:mo>|</mml:mo>
                                  </mml:mrow>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>p</mml:mi>
                                    <mml:mi>k</mml:mi>
                                  </mml:msub>
                                  <mml:mo>−</mml:mo>
                                  <mml:mn>2</mml:mn>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msup>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>u</mml:mi>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>p</mml:mi>
                                    <mml:mi>k</mml:mi>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msub>
                              <mml:mo>−</mml:mo>
                              <mml:msup>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mo>|</mml:mo>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:msub>
                                        <mml:mi>u</mml:mi>
                                        <mml:mn>0</mml:mn>
                                      </mml:msub>
                                    </mml:mrow>
                                    <mml:mo>|</mml:mo>
                                  </mml:mrow>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msup>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>u</mml:mi>
                                <mml:mn>0</mml:mn>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mi>φ</mml:mi>
                          <mml:mtext>
                             
                          </mml:mtext>
                          <mml:mtext>d</mml:mtext>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mstyle>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mo>≤</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mstyle displaystyle="true">
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mo>∫</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msup>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mo>|</mml:mo>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:msub>
                                        <mml:mi>u</mml:mi>
                                        <mml:mrow>
                                          <mml:msub>
                                            <mml:mi>p</mml:mi>
                                            <mml:mi>k</mml:mi>
                                          </mml:msub>
                                        </mml:mrow>
                                      </mml:msub>
                                    </mml:mrow>
                                    <mml:mo>|</mml:mo>
                                  </mml:mrow>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>p</mml:mi>
                                    <mml:mi>k</mml:mi>
                                  </mml:msub>
                                  <mml:mo>−</mml:mo>
                                  <mml:mn>2</mml:mn>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msup>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>u</mml:mi>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>p</mml:mi>
                                    <mml:mi>k</mml:mi>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msub>
                              <mml:mo>−</mml:mo>
                              <mml:msup>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mo>|</mml:mo>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:msub>
                                        <mml:mi>u</mml:mi>
                                        <mml:mrow>
                                          <mml:msub>
                                            <mml:mi>p</mml:mi>
                                            <mml:mi>k</mml:mi>
                                          </mml:msub>
                                        </mml:mrow>
                                      </mml:msub>
                                    </mml:mrow>
                                    <mml:mo>|</mml:mo>
                                  </mml:mrow>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msup>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>u</mml:mi>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>p</mml:mi>
                                    <mml:mi>k</mml:mi>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mi>φ</mml:mi>
                          <mml:mtext>
                             
                          </mml:mtext>
                          <mml:mtext>d</mml:mtext>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mstyle>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mstyle displaystyle="true">
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mo>∫</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msup>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mo>|</mml:mo>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:msub>
                                        <mml:mi>u</mml:mi>
                                        <mml:mrow>
                                          <mml:msub>
                                            <mml:mi>p</mml:mi>
                                            <mml:mi>k</mml:mi>
                                          </mml:msub>
                                        </mml:mrow>
                                      </mml:msub>
                                    </mml:mrow>
                                    <mml:mo>|</mml:mo>
                                  </mml:mrow>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msup>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>u</mml:mi>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>p</mml:mi>
                                    <mml:mi>k</mml:mi>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msub>
                              <mml:mo>−</mml:mo>
                              <mml:msup>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mo>|</mml:mo>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:msub>
                                        <mml:mi>u</mml:mi>
                                        <mml:mn>0</mml:mn>
                                      </mml:msub>
                                    </mml:mrow>
                                    <mml:mo>|</mml:mo>
                                  </mml:mrow>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msup>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>u</mml:mi>
                                <mml:mn>0</mml:mn>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mi>φ</mml:mi>
                          <mml:mtext>
                             
                          </mml:mtext>
                          <mml:mtext>d</mml:mtext>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mstyle>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>.</mml:mo>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>In view of the weak convergence,</p>
      <disp-formula id="FD87">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>|</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>u</mml:mi>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:msub>
                                        <mml:mi>p</mml:mi>
                                        <mml:mi>k</mml:mi>
                                      </mml:msub>
                                    </mml:mrow>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msup>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>p</mml:mi>
                                <mml:mi>k</mml:mi>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>u</mml:mi>
                                    <mml:mn>0</mml:mn>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msup>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mi>φ</mml:mi>
                      <mml:mtext>
                         
                      </mml:mtext>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>|</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>→</mml:mo>
            <mml:mn>0</mml:mn>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>as</mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>k</mml:mi>
            <mml:mo>→</mml:mo>
            <mml:mi>∞</mml:mi>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>The the mean value theorem and the <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> L </mml:mi><mml:mi> p </mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> interpolation inequality imply</p>
      <disp-formula id="FD88">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>|</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>u</mml:mi>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:msub>
                                        <mml:mi>p</mml:mi>
                                        <mml:mi>k</mml:mi>
                                      </mml:msub>
                                    </mml:mrow>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>p</mml:mi>
                                <mml:mi>k</mml:mi>
                              </mml:msub>
                              <mml:mo>−</mml:mo>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msup>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>p</mml:mi>
                                <mml:mi>k</mml:mi>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>u</mml:mi>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:msub>
                                        <mml:mi>p</mml:mi>
                                        <mml:mi>k</mml:mi>
                                      </mml:msub>
                                    </mml:mrow>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msup>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>p</mml:mi>
                                <mml:mi>k</mml:mi>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mi>φ</mml:mi>
                      <mml:mtext>
                         
                      </mml:mtext>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>|</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>→</mml:mo>
            <mml:mn>0</mml:mn>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>as</mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>k</mml:mi>
            <mml:mo>→</mml:mo>
            <mml:mi>∞</mml:mi>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Hence, applying the Lebesgue dominated convergence theorem and passing to the limit <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in the weak formulation</p>
      <disp-formula id="FD89">
        <label>(4.10)</label>
        <mml:math>
          <mml:mtable columnalign="left">
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>∇</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>p</mml:mi>
                                <mml:mi>k</mml:mi>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                          <mml:mo>∇</mml:mo>
                          <mml:mi>φ</mml:mi>
                          <mml:mo>+</mml:mo>
                          <mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                                <mml:mi>x</mml:mi>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msup>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>p</mml:mi>
                                <mml:mi>k</mml:mi>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                          <mml:mi>φ</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:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mstyle displaystyle="true">
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mo>∫</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msup>
                                <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msup>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mtext>ln</mml:mtext>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>|</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mi>x</mml:mi>
                                <mml:mo>−</mml:mo>
                                <mml:mi>y</mml:mi>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>|</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mi>u</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:msub>
                                  <mml:mi>p</mml:mi>
                                  <mml:mi>k</mml:mi>
                                </mml:msub>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msubsup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>y</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                            <mml:mtext>
                               
                            </mml:mtext>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>u</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:msub>
                                  <mml:mi>p</mml:mi>
                                  <mml:mi>k</mml:mi>
                                </mml:msub>
                              </mml:mrow>
                            </mml:msub>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>x</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mi>φ</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>x</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mstyle>
                    </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:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>u</mml:mi>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>p</mml:mi>
                                    <mml:mi>k</mml:mi>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>p</mml:mi>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                          </mml:msub>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msup>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>p</mml:mi>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                      <mml:mi>φ</mml:mi>
                      <mml:mtext>
                         
                      </mml:mtext>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>λ</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>p</mml:mi>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                      <mml:mi>φ</mml:mi>
                      <mml:mtext>
                         
                      </mml:mtext>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>,</mml:mo>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>we obtain that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> satisfies</p>
      <disp-formula id="FD90">
        <label>(4.11)</label>
        <mml:math>
          <mml:mtable columnalign="left">
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>∇</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                          </mml:msub>
                          <mml:mo>∇</mml:mo>
                          <mml:mi>φ</mml:mi>
                          <mml:mo>+</mml:mo>
                          <mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                                <mml:mi>x</mml:mi>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msup>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                          </mml:msub>
                          <mml:mi>φ</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:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mstyle displaystyle="true">
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mo>∫</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msup>
                                <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msup>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mtext>ln</mml:mtext>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>|</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mi>x</mml:mi>
                                <mml:mo>−</mml:mo>
                                <mml:mi>y</mml:mi>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>|</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mi>u</mml:mi>
                              <mml:mn>0</mml:mn>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msubsup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>y</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                            <mml:mtext>
                               
                            </mml:mtext>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>u</mml:mi>
                              <mml:mn>0</mml:mn>
                            </mml:msub>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>x</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mi>φ</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>x</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mstyle>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </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:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>u</mml:mi>
                                <mml:mn>0</mml:mn>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </mml:msub>
                      <mml:mi>φ</mml:mi>
                      <mml:mtext>
                         
                      </mml:mtext>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>λ</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </mml:msub>
                      <mml:mi>φ</mml:mi>
                      <mml:mtext>
                         
                      </mml:mtext>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>.</mml:mo>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Similarly, the Lebesgue dominated convergence theorem, we have</p>
      <disp-formula id="FD91">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mstyle displaystyle="true">
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mo>∫</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msup>
                            <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msup>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mtext>ln</mml:mtext>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>p</mml:mi>
                              <mml:mi>k</mml:mi>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>p</mml:mi>
                              <mml:mi>k</mml:mi>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mi>y</mml:mi>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:mi>y</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mstyle>
                </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:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mstyle displaystyle="true">
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mo>∫</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msup>
                            <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msup>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mtext>ln</mml:mtext>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mi>y</mml:mi>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:mi>y</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mstyle>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>as <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Moreover,</p>
      <disp-formula id="FD92">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>p</mml:mi>
                                <mml:mi>k</mml:mi>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>p</mml:mi>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>p</mml:mi>
                                <mml:mi>k</mml:mi>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>p</mml:mi>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>p</mml:mi>
                                <mml:mi>k</mml:mi>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>4</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>p</mml:mi>
                                <mml:mi>k</mml:mi>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>4</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>By Brézis-Nirenberg lemma and the convergence of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> p </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> L </mml:mi><mml:mi> q </mml:mi></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for any <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> q </mml:mi><mml:mo> ≥ </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , we obtain</p>
      <disp-formula id="FD93">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>p</mml:mi>
                                <mml:mi>k</mml:mi>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>4</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>p</mml:mi>
                                <mml:mi>k</mml:mi>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>4</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>4</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mi>o</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>4</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mi>o</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>as <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Using the mean value theorem, we have</p>
      <disp-formula id="FD94">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>p</mml:mi>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:msup>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>p</mml:mi>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>4</mml:mn>
            </mml:msup>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mn>4</mml:mn>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>p</mml:mi>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>4</mml:mn>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>p</mml:mi>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mn>4</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:msup>
            <mml:mtext>ln</mml:mtext>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>|</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>u</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>p</mml:mi>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>|</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:msub>
              <mml:mi>θ</mml:mi>
              <mml:mi>k</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>∈</mml:mo>
            <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:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>We estimate</p>
      <disp-formula id="FD95">
        <mml:math>
          <mml:mtable>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>p</mml:mi>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>4</mml:mn>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>θ</mml:mi>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>p</mml:mi>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mn>4</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mtext>ln</mml:mtext>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>|</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>p</mml:mi>
                              <mml:mi>k</mml:mi>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>|</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>≤</mml:mo>
                <mml:mi>C</mml:mi>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>p</mml:mi>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>4</mml:mn>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>θ</mml:mi>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>p</mml:mi>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mn>4</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>u</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:msub>
                                  <mml:mi>p</mml:mi>
                                  <mml:mi>k</mml:mi>
                                </mml:msub>
                              </mml:mrow>
                            </mml:msub>
                          </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:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>|</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>p</mml:mi>
                              <mml:mi>k</mml:mi>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>|</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mo>≤</mml:mo>
                <mml:mi>C</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>u</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:msub>
                                  <mml:mi>p</mml:mi>
                                  <mml:mi>k</mml:mi>
                                </mml:msub>
                              </mml:mrow>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>3</mml:mn>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>θ</mml:mi>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                        </mml:msub>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>p</mml:mi>
                              <mml:mi>k</mml:mi>
                            </mml:msub>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mn>4</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <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:msub>
                              <mml:mi>u</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:msub>
                                  <mml:mi>p</mml:mi>
                                  <mml:mi>k</mml:mi>
                                </mml:msub>
                              </mml:mrow>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>5</mml:mn>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>θ</mml:mi>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                        </mml:msub>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>p</mml:mi>
                              <mml:mi>k</mml:mi>
                            </mml:msub>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mn>4</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>.</mml:mo>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>By the <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> L </mml:mi><mml:mi> p </mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> interpolation inequality, we deduce that</p>
      <disp-formula id="FD96">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>p</mml:mi>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>3</mml:mn>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>p</mml:mi>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mn>4</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:msubsup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>p</mml:mi>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>2</mml:mn>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>α</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:msubsup>
            <mml:msubsup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>p</mml:mi>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>4</mml:mn>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>α</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:mi>C</mml:mi>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>p</mml:mi>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>5</mml:mn>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>p</mml:mi>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mn>4</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:msubsup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>p</mml:mi>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>2</mml:mn>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>α</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:msubsup>
            <mml:msubsup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>p</mml:mi>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>6</mml:mn>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>α</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:mi>C</mml:mi>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>where</p>
      <disp-formula id="FD97">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mfrac>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>3</mml:mn>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>p</mml:mi>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mn>4</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>α</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>α</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>4</mml:mn>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mfrac>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>5</mml:mn>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>p</mml:mi>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mn>4</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>α</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>α</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>6</mml:mn>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Therefore,</p>
      <disp-formula id="FD98">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>|</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>u</mml:mi>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:msub>
                                        <mml:mi>p</mml:mi>
                                        <mml:mi>k</mml:mi>
                                      </mml:msub>
                                    </mml:mrow>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>p</mml:mi>
                                <mml:mi>k</mml:mi>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msup>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>u</mml:mi>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:msub>
                                        <mml:mi>p</mml:mi>
                                        <mml:mi>k</mml:mi>
                                      </mml:msub>
                                    </mml:mrow>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mn>4</mml:mn>
                          </mml:msup>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>|</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mn>4</mml:mn>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mi>C</mml:mi>
            <mml:mo>→</mml:mo>
            <mml:mn>0</mml:mn>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD99">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>k</mml:mi>
            <mml:mo>→</mml:mo>
            <mml:mi>∞</mml:mi>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Thus, from the equality</p>
      <disp-formula id="FD100">
        <mml:math>
          <mml:mtable columnalign="left">
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>∇</mml:mo>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>u</mml:mi>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:msub>
                                        <mml:mi>p</mml:mi>
                                        <mml:mi>k</mml:mi>
                                      </mml:msub>
                                    </mml:mrow>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msup>
                          <mml:mo>+</mml:mo>
                          <mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                                <mml:mi>x</mml:mi>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msup>
                          <mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>u</mml:mi>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:msub>
                                        <mml:mi>p</mml:mi>
                                        <mml:mi>k</mml:mi>
                                      </mml:msub>
                                    </mml:mrow>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msup>
                        </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:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mstyle displaystyle="true">
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mo>∫</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msup>
                                <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msup>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mtext>ln</mml:mtext>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>|</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mi>x</mml:mi>
                                <mml:mo>−</mml:mo>
                                <mml:mi>y</mml:mi>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>|</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mi>u</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:msub>
                                  <mml:mi>p</mml:mi>
                                  <mml:mi>k</mml:mi>
                                </mml:msub>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msubsup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>x</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mi>u</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:msub>
                                  <mml:mi>p</mml:mi>
                                  <mml:mi>k</mml:mi>
                                </mml:msub>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msubsup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>y</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mstyle>
                    </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:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>u</mml:mi>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>p</mml:mi>
                                    <mml:mi>k</mml:mi>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>p</mml:mi>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msup>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>λ</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>u</mml:mi>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>p</mml:mi>
                                    <mml:mi>k</mml:mi>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>,</mml:mo>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>we deduce that</p>
      <disp-formula id="FD101">
        <mml:math display="inline">
          <mml:mtable columnalign="left">
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>∇</mml:mo>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mo>(</mml:mo>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:msub>
                                        <mml:mi>u</mml:mi>
                                        <mml:mrow>
                                          <mml:msub>
                                            <mml:mi>p</mml:mi>
                                            <mml:mi>k</mml:mi>
                                          </mml:msub>
                                        </mml:mrow>
                                      </mml:msub>
                                      <mml:mo>−</mml:mo>
                                      <mml:msub>
                                        <mml:mi>u</mml:mi>
                                        <mml:mn>0</mml:mn>
                                      </mml:msub>
                                    </mml:mrow>
                                    <mml:mo>)</mml:mo>
                                  </mml:mrow>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msup>
                          <mml:mo>+</mml:mo>
                          <mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                                <mml:mi>x</mml:mi>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msup>
                          <mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>u</mml:mi>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:msub>
                                        <mml:mi>p</mml:mi>
                                        <mml:mi>k</mml:mi>
                                      </mml:msub>
                                    </mml:mrow>
                                  </mml:msub>
                                  <mml:mo>−</mml:mo>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>u</mml:mi>
                                    <mml:mn>0</mml:mn>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msup>
                        </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:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mstyle displaystyle="true">
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mo>∫</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msup>
                                <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msup>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mtext>ln</mml:mtext>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>|</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mi>x</mml:mi>
                                <mml:mo>−</mml:mo>
                                <mml:mi>y</mml:mi>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>|</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mi>u</mml:mi>
                              <mml:mn>0</mml:mn>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msubsup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>x</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mi>u</mml:mi>
                              <mml:mn>0</mml:mn>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msubsup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>y</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mstyle>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>λ</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>∇</mml:mo>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>u</mml:mi>
                                    <mml:mn>0</mml:mn>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msup>
                          <mml:mo>+</mml:mo>
                          <mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                                <mml:mi>x</mml:mi>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msup>
                          <mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>u</mml:mi>
                                    <mml:mn>0</mml:mn>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msup>
                        </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:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>u</mml:mi>
                                <mml:mn>0</mml:mn>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mn>4</mml:mn>
                      </mml:msup>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mi>o</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>as <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . This together with (4.11) yields</p>
      <disp-formula id="FD102">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>∇</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>u</mml:mi>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:msub>
                                        <mml:mi>p</mml:mi>
                                        <mml:mi>k</mml:mi>
                                      </mml:msub>
                                    </mml:mrow>
                                  </mml:msub>
                                  <mml:mo>−</mml:mo>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>u</mml:mi>
                                    <mml:mn>0</mml:mn>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>)</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>u</mml:mi>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>p</mml:mi>
                                    <mml:mi>k</mml:mi>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msub>
                              <mml:mo>−</mml:mo>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>u</mml:mi>
                                <mml:mn>0</mml:mn>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                    </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:mi>o</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>That is, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> p </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> → </mml:mo><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in <inline-formula><mml:math><mml:mi> ℋ </mml:mi></mml:math></inline-formula> as <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . In the same way, we can deduce that</p>
      <disp-formula id="FD103">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>u</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>p</mml:mi>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>→</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mn>4</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>u</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Thus, for any <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> ε </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> there exists <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> such that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> E </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> p </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> p </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:msub><mml:mi> E </mml:mi><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mi> ε </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> whenever <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> ≥ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p>We now claim that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> E </mml:mi><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> ℳ </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> : </mml:mo><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi> inf </mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mi> S </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi> E </mml:mi><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Indeed, if it is not the case, we would have <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> c </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> : </mml:mo><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> E </mml:mi><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:msub><mml:mi> ℳ </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Moreover, by the definition of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ℳ </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , there exists a <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> w </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mi> S </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> such that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ℳ </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:msub><mml:mi> E </mml:mi><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> w </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mi> ε </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Therefore,</p>
      <disp-formula id="FD104">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>u</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>p</mml:mi>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>&gt;</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mn>4</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>u</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mi>ε</mml:mi>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>c</mml:mi>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>ℳ</mml:mi>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mi>ε</mml:mi>
            <mml:mo>&gt;</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>c</mml:mi>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mn>4</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>w</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mn>2</mml:mn>
            <mml:mi>ε</mml:mi>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Note that for <inline-formula><mml:math><mml:mi> k </mml:mi></mml:math></inline-formula> sufficiently large, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> w </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> A </mml:mi><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> τ </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> p </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> since <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> τ </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> p </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msubsup><mml:mo> → </mml:mo><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> if <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Hence, choosing <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> ε </mml:mi><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:mfrac><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mfrac><mml:msub><mml:mi> c </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , we obtain</p>
      <disp-formula id="FD105">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>u</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>p</mml:mi>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>&gt;</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>c</mml:mi>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>ℳ</mml:mi>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mi>ε</mml:mi>
            <mml:mo>≥</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>c</mml:mi>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mn>4</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>w</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mn>2</mml:mn>
            <mml:mi>ε</mml:mi>
            <mml:mo>&gt;</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>ℳ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>τ</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>p</mml:mi>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:mfrac>
            <mml:msub>
              <mml:mi>c</mml:mi>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>&gt;</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>ℳ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>τ</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>p</mml:mi>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>which is a contradiction to <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> E </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> p </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> p </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> ℳ </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> p </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> τ </mml:mi><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> p </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . The assertion follows. □</p>
    </sec>
    <sec id="sec5">
      <title>5. Stability</title>
      <p>In this section, we prove the stability for any minimizer <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="fraktur"> M </mml:mi><mml:mi> p </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . More precisely, we shall prove Theorem 1.4.</p>
      <p>Let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ψ </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mi> ℋ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> be the initial data of (1.15). It was established in [<xref ref-type="bibr" rid="B28">28</xref>][<xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>][<xref ref-type="bibr" rid="B30">30</xref>] the local well-posedness of the Cauchy problem of (1.15) with initial data (1.16).</p>
      <p><bold>Lemma</bold><bold>5.1</bold><italic>Let</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ψ </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mi> ℋ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .<italic>Then there exists a unique solution</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> ψ </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mi> C </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> T </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ; </mml:mo><mml:mi> ℋ </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>of the Cauchy problem</italic>(1.15)<italic>-</italic>(1.16)<italic>for some maximal existence time</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> T </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ,<italic>and</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> ψ </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ⋅ </mml:mo><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>satisfies the energy and mass conservation laws</italic>(1.17).</p>
      <p><italic>Proof of Theorem</italic>1.3. By [<xref ref-type="bibr" rid="B26">26</xref>][<xref ref-type="bibr" rid="B30">30</xref>], in order to prove global existence, it suffices to obtain a time-independent bound on <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> ψ </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ⋅ </mml:mo><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> ℋ </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . We proceed as follows.</p>
      <disp-formula id="FD106">
        <label>(5.1)</label>
        <mml:math display="inline">
          <mml:mtable>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>ψ</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>⋅</mml:mo>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:mi>t</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>ℋ</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mn>2</mml:mn>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>E</mml:mi>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>ψ</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>⋅</mml:mo>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:mfrac>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mstyle displaystyle="true">
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mo>∫</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msup>
                                <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msup>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mtext>ln</mml:mtext>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>|</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mi>x</mml:mi>
                                <mml:mo>−</mml:mo>
                                <mml:mi>y</mml:mi>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>|</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mi>ψ</mml:mi>
                            <mml:msup>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>(</mml:mo>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mi>x</mml:mi>
                                    <mml:mo>,</mml:mo>
                                    <mml:mi>t</mml:mi>
                                  </mml:mrow>
                                  <mml:mo>)</mml:mo>
                                </mml:mrow>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                            <mml:mi>ψ</mml:mi>
                            <mml:msup>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>(</mml:mo>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mi>y</mml:mi>
                                    <mml:mo>,</mml:mo>
                                    <mml:mi>t</mml:mi>
                                  </mml:mrow>
                                  <mml:mo>)</mml:mo>
                                </mml:mrow>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mstyle>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:mi>a</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                </mml:mfrac>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mi>ψ</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mi>x</mml:mi>
                                  <mml:mo>,</mml:mo>
                                  <mml:mi>t</mml:mi>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>)</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mi>p</mml:mi>
                      </mml:msup>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mo>≤</mml:mo>
                <mml:mn>2</mml:mn>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>E</mml:mi>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>ψ</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>⋅</mml:mo>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>B</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>ψ</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>⋅</mml:mo>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>ψ</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>⋅</mml:mo>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:mi>a</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                </mml:mfrac>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mi>ψ</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mi>x</mml:mi>
                                  <mml:mo>,</mml:mo>
                                  <mml:mi>t</mml:mi>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>)</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mi>p</mml:mi>
                      </mml:msup>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>.</mml:mo>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>By the Gagliardo-Nirenberg inequality (2.3),</p>
      <disp-formula id="FD107">
        <label>(5.2)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>ψ</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>⋅</mml:mo>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:mi>t</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>p</mml:mi>
                  </mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mi>p</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>a</mml:mi>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                  <mml:mtext>*</mml:mtext>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mstyle displaystyle="true">
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mo>∫</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>∇</mml:mo>
                                  <mml:mi>ψ</mml:mi>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mo>(</mml:mo>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:mo>⋅</mml:mo>
                                      <mml:mo>,</mml:mo>
                                      <mml:mi>t</mml:mi>
                                    </mml:mrow>
                                    <mml:mo>)</mml:mo>
                                  </mml:mrow>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msup>
                          <mml:mtext>d</mml:mtext>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mstyle>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>p</mml:mi>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
            </mml:msup>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>ψ</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>⋅</mml:mo>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:mi>t</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Similarly, from (2.11) we have</p>
      <disp-formula id="FD108">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mstyle displaystyle="true">
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mo>∫</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msup>
                            <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msup>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mtext>ln</mml:mtext>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ψ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>t</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ψ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>t</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:mi>y</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mstyle>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>B</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>ψ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>⋅</mml:mo>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>ψ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>⋅</mml:mo>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>By (2.8) and (2.10),</p>
      <disp-formula id="FD109">
        <label>(5.3)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>B</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>ψ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>⋅</mml:mo>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>ψ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>⋅</mml:mo>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>C</mml:mi>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:msubsup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>ψ</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>⋅</mml:mo>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>8</mml:mn>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>where</p>
      <disp-formula id="FD110">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>C</mml:mi>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mi>π</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
            </mml:msup>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>Γ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mfrac>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:mfrac>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>Γ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mfrac>
                      <mml:mn>3</mml:mn>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:mfrac>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>{</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mfrac>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>Γ</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>Γ</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mfrac>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>}</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
            </mml:msup>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mn>2</mml:mn>
            <mml:msup>
              <mml:mi>π</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
            </mml:msup>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>By (5.2),</p>
      <disp-formula id="FD111">
        <label>(5.4)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>ψ</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>⋅</mml:mo>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:mi>t</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mn>8</mml:mn>
                        <mml:mn>3</mml:mn>
                      </mml:mfrac>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>4</mml:mn>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>C</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>3</mml:mn>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>a</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mfrac>
                      <mml:mn>8</mml:mn>
                      <mml:mn>3</mml:mn>
                    </mml:mfrac>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mtext>*</mml:mtext>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mstyle displaystyle="true">
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mo>∫</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>∇</mml:mo>
                                  <mml:mi>ψ</mml:mi>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mo>(</mml:mo>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:mo>⋅</mml:mo>
                                      <mml:mo>,</mml:mo>
                                      <mml:mi>t</mml:mi>
                                    </mml:mrow>
                                    <mml:mo>)</mml:mo>
                                  </mml:mrow>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msup>
                          <mml:mtext>d</mml:mtext>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mstyle>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
            </mml:msup>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>ψ</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>⋅</mml:mo>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:mi>t</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Using the conservation laws of energy and mass (1.17) together with (5.1)-(5.4), we obtain</p>
      <disp-formula id="FD112">
        <label>(5.5)</label>
        <mml:math>
          <mml:mtable>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>ψ</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>⋅</mml:mo>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:mi>t</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>ℋ</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>≤</mml:mo>
                <mml:mn>2</mml:mn>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>E</mml:mi>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>ψ</mml:mi>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>4</mml:mn>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>C</mml:mi>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                          </mml:msub>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>‖</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>ψ</mml:mi>
                                    <mml:mn>0</mml:mn>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>‖</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msubsup>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>3</mml:mn>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mi>a</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mfrac>
                                <mml:mn>8</mml:mn>
                                <mml:mn>3</mml:mn>
                              </mml:mfrac>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mtext>*</mml:mtext>
                          </mml:msubsup>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mfrac>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mfrac>
                      <mml:mn>3</mml:mn>
                      <mml:mn>4</mml:mn>
                    </mml:mfrac>
                  </mml:mrow>
                </mml:msup>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mstyle displaystyle="true">
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mo>∫</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msup>
                                <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msup>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>|</mml:mo>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mo>∇</mml:mo>
                                    <mml:mi>ψ</mml:mi>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:mo>(</mml:mo>
                                      <mml:mrow>
                                        <mml:mo>⋅</mml:mo>
                                        <mml:mo>,</mml:mo>
                                        <mml:mi>t</mml:mi>
                                      </mml:mrow>
                                      <mml:mo>)</mml:mo>
                                    </mml:mrow>
                                  </mml:mrow>
                                  <mml:mo>|</mml:mo>
                                </mml:mrow>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mstyle>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mfrac>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                      <mml:mn>4</mml:mn>
                    </mml:mfrac>
                  </mml:mrow>
                </mml:msup>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>a</mml:mi>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>‖</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>ψ</mml:mi>
                              <mml:mn>0</mml:mn>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>‖</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>a</mml:mi>
                      <mml:mi>p</mml:mi>
                      <mml:mtext>*</mml:mtext>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mstyle displaystyle="true">
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mo>∫</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msup>
                                <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msup>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>|</mml:mo>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mo>∇</mml:mo>
                                    <mml:mi>ψ</mml:mi>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:mo>(</mml:mo>
                                      <mml:mrow>
                                        <mml:mo>⋅</mml:mo>
                                        <mml:mo>,</mml:mo>
                                        <mml:mi>t</mml:mi>
                                      </mml:mrow>
                                      <mml:mo>)</mml:mo>
                                    </mml:mrow>
                                  </mml:mrow>
                                  <mml:mo>|</mml:mo>
                                </mml:mrow>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mstyle>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mfrac>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>p</mml:mi>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:mfrac>
                  </mml:mrow>
                </mml:msup>
                <mml:mo>.</mml:mo>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Since <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 4 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 4 </mml:mn><mml:mo> + </mml:mo><mml:mi> δ </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> with <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> δ </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><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:math></inline-formula> , the desired global existence assertion follows from (5.5). Indeed, if there existed <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> such that</p>
      <disp-formula id="FD113">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:munder>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>lim</mml:mtext>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>t</mml:mi>
                <mml:mo>→</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>T</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:munder>
            <mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>∇</mml:mo>
                    <mml:mi>ψ</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>⋅</mml:mo>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mi>∞</mml:mi>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>we would obtain a contradiction to (5.5). This completes the proof of Theorem 1.3.</p>
      <p>We now turn to the proof of stability.</p>
      <p><italic>Proof of Theorem</italic>1.4.</p>
      <p>We argue by contradiction. Suppose that for each <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mi> ℕ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , there exist <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ε </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , functions <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> φ </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and times <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> t </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> such that</p>
      <disp-formula id="FD114">
        <label>(5.6)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:munder>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>inf</mml:mtext>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mo>∈</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi mathvariant="fraktur">M</mml:mi>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:munder>
            <mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>φ</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>ℋ</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>&lt;</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mi>n</mml:mi>
            </mml:mfrac>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>and</p>
      <disp-formula id="FD115">
        <label>(5.7)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:munder>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>inf</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mo>∈</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi mathvariant="fraktur">M</mml:mi>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:munder>
            <mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>⋅</mml:mo>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>t</mml:mi>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>ℋ</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>≥</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>ε</mml:mi>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Ψ </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the solution of (1.15) with the initial data <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> φ </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . By (1.17) and (5.6), we have</p>
      <disp-formula id="FD116">
        <label>(5.8)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mtext>Ψ</mml:mtext>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>⋅</mml:mo>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>φ</mml:mi>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>→</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>ℳ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>p</mml:mi>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>τ</mml:mi>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>and</p>
      <disp-formula id="FD117">
        <label>(5.9)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msubsup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>⋅</mml:mo>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>t</mml:mi>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>2</mml:mn>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msubsup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>φ</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>2</mml:mn>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>→</mml:mo>
            <mml:mn>1</mml:mn>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD118">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>n</mml:mi>
            <mml:mo>→</mml:mo>
            <mml:mi>∞</mml:mi>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Since <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> τ </mml:mi><mml:mi> p </mml:mi></mml:msub><mml:mo> → </mml:mo><mml:mo> + </mml:mo><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo><mml:msup><mml:mn> 4 </mml:mn><mml:mo> + </mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , using (5.6), (5.8) and (5.9), for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 4 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 4 </mml:mn><mml:mo> + </mml:mo><mml:mi> δ </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as in Theorem 1.1 we may choose <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> N </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mi> ℕ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> such that for all <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:msub><mml:mi> N </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ,</p>
      <disp-formula id="FD119">
        <label>(5.10)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msubsup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>φ</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>2</mml:mn>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:mn>2</mml:mn>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>and</mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:msubsup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>∇</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>φ</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>2</mml:mn>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>&lt;</mml:mo>
            <mml:msubsup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>φ</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>2</mml:mn>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>τ</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>We now claim that for any <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:msub><mml:mi> N </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ,</p>
      <disp-formula id="FD120">
        <label>(5.11)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msubsup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>∇</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>⋅</mml:mo>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>t</mml:mi>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>2</mml:mn>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>&lt;</mml:mo>
            <mml:msubsup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>φ</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>2</mml:mn>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>τ</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>If not, there would exist <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:msub><mml:mi> N </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> such that</p>
      <disp-formula id="FD121">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msubsup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>∇</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>⋅</mml:mo>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>t</mml:mi>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>2</mml:mn>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>≥</mml:mo>
            <mml:msubsup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>φ</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>2</mml:mn>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>τ</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>By (5.10) and the continuity of solutions of (1.15) with respect to <inline-formula><mml:math><mml:mi> t </mml:mi></mml:math></inline-formula> , there exists <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> τ </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> t </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> such that</p>
      <disp-formula id="FD122">
        <label>(5.12)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msubsup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>∇</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>⋅</mml:mo>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>τ</mml:mi>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>2</mml:mn>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msubsup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>φ</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>2</mml:mn>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>τ</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:mn>2</mml:mn>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>τ</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Set</p>
      <disp-formula id="FD123">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>w</mml:mi>
              <mml:mi>n</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>‖</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                        </mml:msub>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>⋅</mml:mo>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>τ</mml:mi>
                              <mml:mi>n</mml:mi>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>‖</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:msub>
              <mml:mi>Ψ</mml:mi>
              <mml:mi>n</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>x</mml:mi>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>τ</mml:mi>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>‖</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>φ</mml:mi>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>‖</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:msub>
              <mml:mi>Ψ</mml:mi>
              <mml:mi>n</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>x</mml:mi>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>τ</mml:mi>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Then,</p>
      <disp-formula id="FD124">
        <label>(5.13)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msubsup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>w</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>2</mml:mn>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mn>1</mml:mn>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:msubsup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>∇</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>w</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>2</mml:mn>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>τ</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Consequently,</p>
      <disp-formula id="FD125">
        <label>(5.14)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>w</mml:mi>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>≥</mml:mo>
            <mml:munder>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>inf</mml:mtext>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mo>∈</mml:mo>
                <mml:mo>∂</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>A</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>τ</mml:mi>
                      <mml:mi>p</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:munder>
            <mml:msub>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>On the other hand,</p>
      <disp-formula id="FD126">
        <mml:math>
          <mml:mtable>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>⋅</mml:mo>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>τ</mml:mi>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>ℋ</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mn>2</mml:mn>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>E</mml:mi>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>⋅</mml:mo>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>τ</mml:mi>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:mfrac>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mstyle displaystyle="true">
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mo>∫</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msup>
                                <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msup>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>ln</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>|</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mi>x</mml:mi>
                                <mml:mo>−</mml:mo>
                                <mml:mi>y</mml:mi>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>|</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                              <mml:mi>n</mml:mi>
                            </mml:msub>
                            <mml:msup>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>(</mml:mo>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mi>x</mml:mi>
                                    <mml:mo>,</mml:mo>
                                    <mml:msub>
                                      <mml:mi>τ</mml:mi>
                                      <mml:mi>n</mml:mi>
                                    </mml:msub>
                                  </mml:mrow>
                                  <mml:mo>)</mml:mo>
                                </mml:mrow>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                              <mml:mi>n</mml:mi>
                            </mml:msub>
                            <mml:msup>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>(</mml:mo>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mi>y</mml:mi>
                                    <mml:mo>,</mml:mo>
                                    <mml:msub>
                                      <mml:mi>τ</mml:mi>
                                      <mml:mi>n</mml:mi>
                                    </mml:msub>
                                  </mml:mrow>
                                  <mml:mo>)</mml:mo>
                                </mml:mrow>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mstyle>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:mi>a</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                </mml:mfrac>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                                <mml:mi>n</mml:mi>
                              </mml:msub>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mi>x</mml:mi>
                                  <mml:mo>,</mml:mo>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>τ</mml:mi>
                                    <mml:mi>n</mml:mi>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>)</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mi>p</mml:mi>
                      </mml:msup>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mo>≤</mml:mo>
                <mml:mn>2</mml:mn>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>E</mml:mi>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>⋅</mml:mo>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>τ</mml:mi>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>B</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>⋅</mml:mo>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>τ</mml:mi>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>⋅</mml:mo>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>τ</mml:mi>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:mi>a</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                </mml:mfrac>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                                <mml:mi>n</mml:mi>
                              </mml:msub>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mi>x</mml:mi>
                                  <mml:mo>,</mml:mo>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>τ</mml:mi>
                                    <mml:mi>n</mml:mi>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>)</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mi>p</mml:mi>
                      </mml:msup>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>.</mml:mo>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>(5.15)</p>
      <p>Note that <inline-formula><mml:math><mml:mi> p </mml:mi></mml:math></inline-formula> is fixed, using (2.3), (5.12) and (5.13), we obtain</p>
      <disp-formula id="FD127">
        <label>(5.16)</label>
        <mml:math display="inline">
          <mml:mtable>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                                <mml:mi>n</mml:mi>
                              </mml:msub>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mi>x</mml:mi>
                                  <mml:mo>,</mml:mo>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>τ</mml:mi>
                                    <mml:mi>n</mml:mi>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>)</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mi>p</mml:mi>
                      </mml:msup>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>≤</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>a</mml:mi>
                      <mml:mi>p</mml:mi>
                      <mml:mo>*</mml:mo>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mstyle displaystyle="true">
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mo>∫</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msup>
                                <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msup>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>|</mml:mo>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mo>∇</mml:mo>
                                    <mml:msub>
                                      <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                                      <mml:mi>n</mml:mi>
                                    </mml:msub>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:mo>(</mml:mo>
                                      <mml:mrow>
                                        <mml:mi>x</mml:mi>
                                        <mml:mo>,</mml:mo>
                                        <mml:msub>
                                          <mml:mi>τ</mml:mi>
                                          <mml:mi>n</mml:mi>
                                        </mml:msub>
                                      </mml:mrow>
                                      <mml:mo>)</mml:mo>
                                    </mml:mrow>
                                  </mml:mrow>
                                  <mml:mo>|</mml:mo>
                                </mml:mrow>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mstyle>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mfrac>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>p</mml:mi>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:mfrac>
                  </mml:mrow>
                </mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mstyle displaystyle="true">
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mo>∫</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                                    <mml:mi>n</mml:mi>
                                  </mml:msub>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mo>(</mml:mo>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:mi>x</mml:mi>
                                      <mml:mo>,</mml:mo>
                                      <mml:msub>
                                        <mml:mi>τ</mml:mi>
                                        <mml:mi>n</mml:mi>
                                      </mml:msub>
                                    </mml:mrow>
                                    <mml:mo>)</mml:mo>
                                  </mml:mrow>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msup>
                          <mml:mtext>d</mml:mtext>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mstyle>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mo>≤</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mfrac>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>p</mml:mi>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mn>4</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:mfrac>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msup>
                    <mml:mi>C</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>a</mml:mi>
                      <mml:mi>p</mml:mi>
                      <mml:mo>*</mml:mo>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>τ</mml:mi>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>p</mml:mi>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>≤</mml:mo>
                <mml:mi>C</mml:mi>
                <mml:mo>.</mml:mo>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Similarly, from (2.12), we have</p>
      <disp-formula id="FD128">
        <label>(5.17)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mstyle displaystyle="true">
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mo>∫</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msup>
                            <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msup>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>ln</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                        </mml:msub>
                        <mml:msup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mi>x</mml:mi>
                                <mml:mo>,</mml:mo>
                                <mml:msub>
                                  <mml:mi>τ</mml:mi>
                                  <mml:mi>n</mml:mi>
                                </mml:msub>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                        </mml:msub>
                        <mml:msup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mi>y</mml:mi>
                                <mml:mo>,</mml:mo>
                                <mml:msub>
                                  <mml:mi>τ</mml:mi>
                                  <mml:mi>n</mml:mi>
                                </mml:msub>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:mi>y</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mstyle>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:mi>C</mml:mi>
            <mml:msubsup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>τ</mml:mi>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>ℋ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Inserting (5.16) and (5.17) into (5.15), and using (5.8) we deduce that</p>
      <disp-formula id="FD129">
        <label>(5.18)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msubsup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>⋅</mml:mo>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>τ</mml:mi>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>ℋ</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:mi>C</mml:mi>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> φ </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Then, by the definition of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> E </mml:mi><mml:mi> p </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ,</p>
      <disp-formula id="FD130">
        <mml:math display="inline">
          <mml:mtable>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>E</mml:mi>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>w</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>≤</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>E</mml:mi>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>⋅</mml:mo>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>τ</mml:mi>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>λ</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>⋅</mml:mo>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>τ</mml:mi>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>ℋ</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msubsup>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <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:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>λ</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                      <mml:mn>4</mml:mn>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mstyle displaystyle="true">
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mo>∫</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mstyle displaystyle="true">
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mo>∫</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msup>
                                    <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                                    <mml:mn>2</mml:mn>
                                  </mml:msup>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msub>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mi>ln</mml:mi>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>|</mml:mo>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mi>x</mml:mi>
                                    <mml:mo>−</mml:mo>
                                    <mml:mi>y</mml:mi>
                                  </mml:mrow>
                                  <mml:mo>|</mml:mo>
                                </mml:mrow>
                                <mml:msub>
                                  <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                                  <mml:mi>n</mml:mi>
                                </mml:msub>
                                <mml:msup>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:mo>(</mml:mo>
                                      <mml:mrow>
                                        <mml:mi>x</mml:mi>
                                        <mml:mo>,</mml:mo>
                                        <mml:msub>
                                          <mml:mi>τ</mml:mi>
                                          <mml:mi>n</mml:mi>
                                        </mml:msub>
                                      </mml:mrow>
                                      <mml:mo>)</mml:mo>
                                    </mml:mrow>
                                  </mml:mrow>
                                  <mml:mn>2</mml:mn>
                                </mml:msup>
                                <mml:msub>
                                  <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                                  <mml:mi>n</mml:mi>
                                </mml:msub>
                                <mml:msup>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:mo>(</mml:mo>
                                      <mml:mrow>
                                        <mml:mi>y</mml:mi>
                                        <mml:mo>,</mml:mo>
                                        <mml:msub>
                                          <mml:mi>τ</mml:mi>
                                          <mml:mi>n</mml:mi>
                                        </mml:msub>
                                      </mml:mrow>
                                      <mml:mo>)</mml:mo>
                                    </mml:mrow>
                                  </mml:mrow>
                                  <mml:mn>2</mml:mn>
                                </mml:msup>
                                <mml:mtext>d</mml:mtext>
                                <mml:mi>x</mml:mi>
                                <mml:mtext>d</mml:mtext>
                                <mml:mi>y</mml:mi>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mstyle>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mstyle>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mi>a</mml:mi>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                </mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>λ</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                      <mml:mi>p</mml:mi>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                                <mml:mi>n</mml:mi>
                              </mml:msub>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mi>x</mml:mi>
                                  <mml:mo>,</mml:mo>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>τ</mml:mi>
                                    <mml:mi>n</mml:mi>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>)</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mi>p</mml:mi>
                      </mml:msup>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>.</mml:mo>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>From (5.9), (5.16)-(5.18), we obtain</p>
      <disp-formula id="FD131">
        <label>(5.19)</label>
        <mml:math display="inline">
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>w</mml:mi>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>φ</mml:mi>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mi>C</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>λ</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>λ</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                      <mml:mn>4</mml:mn>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>λ</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                      <mml:mi>p</mml:mi>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>On the other hand, from (3.10) and (5.8), we have</p>
      <disp-formula id="FD132">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>ℳ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>p</mml:mi>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>τ</mml:mi>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>&lt;</mml:mo>
            <mml:munder>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>inf</mml:mtext>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mo>∈</mml:mo>
                <mml:mo>∂</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>A</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>τ</mml:mi>
                      <mml:mi>p</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:munder>
            <mml:msub>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>and</p>
      <disp-formula id="FD133">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>φ</mml:mi>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>→</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>ℳ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>p</mml:mi>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>τ</mml:mi>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>as <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Hence, for all sufficiently large <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> ≥ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> N </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ,</p>
      <disp-formula id="FD134">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>φ</mml:mi>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mi>C</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>λ</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>λ</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                      <mml:mn>4</mml:mn>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>λ</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                      <mml:mi>p</mml:mi>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>&lt;</mml:mo>
            <mml:munder>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>inf</mml:mtext>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mo>∈</mml:mo>
                <mml:mo>∂</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>A</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>τ</mml:mi>
                      <mml:mi>p</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:munder>
            <mml:msub>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Combining this with (5.19), we arrive at</p>
      <disp-formula id="FD135">
        <mml:math display="inline">
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>w</mml:mi>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>&lt;</mml:mo>
            <mml:munder>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>inf</mml:mtext>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mo>∈</mml:mo>
                <mml:mo>∂</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>A</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>τ</mml:mi>
                      <mml:mi>p</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:munder>
            <mml:msub>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>which contradicts to (5.14). Therefore, the claim (5.11) holds.</p>
      <p>Next, following the same argument as in (5.18), we can prove that</p>
      <disp-formula id="FD136">
        <label>(5.20)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msubsup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>⋅</mml:mo>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>t</mml:mi>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>ℋ</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:mi>C</mml:mi>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> v </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi> Ψ </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ⋅ </mml:mo><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> t </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> φ </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Then,</p>
      <disp-formula id="FD137">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>v</mml:mi>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>λ</mml:mi>
              <mml:mi>n</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                          </mml:msub>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mi>x</mml:mi>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>t</mml:mi>
                                <mml:mi>n</mml:mi>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>λ</mml:mi>
              <mml:mi>n</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>φ</mml:mi>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mn>1</mml:mn>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>and by (5.11),</p>
      <disp-formula id="FD138">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>∇</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>v</mml:mi>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>λ</mml:mi>
              <mml:mi>n</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>∇</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                          </mml:msub>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mi>x</mml:mi>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>t</mml:mi>
                                <mml:mi>n</mml:mi>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>&lt;</mml:mo>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>λ</mml:mi>
              <mml:mi>n</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
            <mml:msubsup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>φ</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>2</mml:mn>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>τ</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>τ</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>for <inline-formula><mml:math><mml:mi> n </mml:mi></mml:math></inline-formula> sufficiently large. Hence, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> v </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> A </mml:mi><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> τ </mml:mi><mml:mi> p </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Moreover, since <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub><mml:mo> → </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , it follows from (5.20) that</p>
      <disp-formula id="FD139">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>λ</mml:mi>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mi>p</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>→</mml:mo>
            <mml:mn>0</mml:mn>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>as</mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>n</mml:mi>
            <mml:mo>→</mml:mo>
            <mml:mi>∞</mml:mi>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Therefore, by (5.8),</p>
      <disp-formula id="FD140">
        <mml:math>
          <mml:mtable>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>E</mml:mi>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>v</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>E</mml:mi>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>⋅</mml:mo>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>t</mml:mi>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>E</mml:mi>
                      <mml:mi>p</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>λ</mml:mi>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                        </mml:msub>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                        </mml:msub>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>t</mml:mi>
                              <mml:mi>n</mml:mi>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>E</mml:mi>
                      <mml:mi>p</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                        </mml:msub>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>t</mml:mi>
                              <mml:mi>n</mml:mi>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>E</mml:mi>
                  <mml:mi>p</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>φ</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mi>o</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>→</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>ℳ</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>p</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>τ</mml:mi>
                      <mml:mi>p</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD141">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>n</mml:mi>
            <mml:mo>→</mml:mo>
            <mml:mi>∞</mml:mi>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Therefore, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> v </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is a minimizing sequence of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ℳ </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> τ </mml:mi><mml:mi> p </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . As in the proof of Theorem 1.1, we can show that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> v </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> converges strongly in <inline-formula><mml:math><mml:mi> ℋ </mml:mi></mml:math></inline-formula> to a local minimizer <inline-formula><mml:math><mml:mi> u </mml:mi></mml:math></inline-formula> of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ℳ </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> τ </mml:mi><mml:mi> p </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Consequently, using (5.9) and (5.20), we obtain</p>
      <disp-formula id="FD142">
        <mml:math>
          <mml:mtable>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>⋅</mml:mo>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>t</mml:mi>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>ℋ</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mo>≤</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>v</mml:mi>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>ℋ</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>⋅</mml:mo>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>t</mml:mi>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>v</mml:mi>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>ℋ</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>v</mml:mi>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>ℋ</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>⋅</mml:mo>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>t</mml:mi>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>λ</mml:mi>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>]</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>ℋ</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mo>→</mml:mo>
                <mml:mn>0</mml:mn>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>as <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , which contradicts (5.7). The proof is complete.</p>
    </sec>
  </body>
  <back>
    <ref-list>
      <title>References</title>
      <ref id="B1">
        <label>1.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Pekar, S.I. (1954) Untersuchungen über die Elektronentheorie der Kristalle. Akademie Verlag Berlin.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Pekar, S.I.</string-name>
            </person-group>
            <year>1954</year>
            <article-title>Untersuchungen über die Elektronentheorie der Kristalle</article-title>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B2">
        <label>2.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Lieb, E.H. (1977) Existence and Uniqueness of the Minimizing Solution of Choquard’s Nonlinear Equation. <italic>Studies in Applied Mathematics</italic>, 57, 93-105. https://doi.org/10.1002/sapm197757293 <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/sapm197757293</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1002/sapm197757293">https://doi.org/10.1002/sapm197757293</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Lieb, E.H.</string-name>
            </person-group>
            <year>1977</year>
            <article-title>Existence and Uniqueness of the Minimizing Solution of Choquard’s Nonlinear Equation</article-title>
            <source>Studies in Applied Mathematics</source>
            <volume>57</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/sapm197757293</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B3">
        <label>3.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Penrose, R. (1996) On Gravity’s Role in Quantum State Reduction. <italic>General Relativity and Gravitation</italic>, 28, 581-600. https://doi.org/10.1007/bf02105068 <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/bf02105068</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1007/bf02105068">https://doi.org/10.1007/bf02105068</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Penrose, R.</string-name>
            </person-group>
            <year>1996</year>
            <article-title>On Gravity’s Role in Quantum State Reduction</article-title>
            <source>General Relativity and Gravitation</source>
            <volume>28</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/bf02105068</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B4">
        <label>4.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Ambrosetti, A. and Ruiz, D. (2008) Multiple Bound States for the Schrödinger-Poisson Problem. <italic>Communications in Contemporary Mathematics</italic>, 10, 391-404. https://doi.org/10.1142/s021919970800282x <pub-id pub-id-type="doi">10.1142/s021919970800282x</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1142/s021919970800282x">https://doi.org/10.1142/s021919970800282x</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Ambrosetti, A.</string-name>
              <string-name>Ruiz, D.</string-name>
            </person-group>
            <year>2008</year>
            <article-title>Multiple Bound States for the Schrödinger-Poisson Problem</article-title>
            <source>Communications in Contemporary Mathematics</source>
            <volume>10</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1142/s021919970800282x</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B5">
        <label>5.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Azzollini, A. and Pomponio, A. (2008) Ground State Solutions for the Nonlinear Schrödinger-Maxwell Equations. <italic>Journal of Mathematical Analysis and Applications</italic>, 345, 90-108. https://doi.org/10.1016/j.jmaa.2008.03.057 <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jmaa.2008.03.057</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1016/j.jmaa.2008.03.057">https://doi.org/10.1016/j.jmaa.2008.03.057</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Azzollini, A.</string-name>
              <string-name>Pomponio, A.</string-name>
            </person-group>
            <year>2008</year>
            <article-title>Ground State Solutions for the Nonlinear Schrödinger-Maxwell Equations</article-title>
            <source>Journal of Mathematical Analysis and Applications</source>
            <volume>345</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jmaa.2008.03.057</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B6">
        <label>6.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Cingolani, S., Clapp, M. and Secchi, S. (2012) Multiple Solutions to a Magnetic Nonlinear Choquard Equation. <italic>Zeitschrift für angewandte Mathematik und Physik</italic>, 63, 233-248. https://doi.org/10.1007/s00033-011-0166-8 <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s00033-011-0166-8</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1007/s00033-011-0166-8">https://doi.org/10.1007/s00033-011-0166-8</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Cingolani, S.</string-name>
              <string-name>Clapp, M.</string-name>
              <string-name>Secchi, S.</string-name>
            </person-group>
            <year>2012</year>
            <article-title>Multiple Solutions to a Magnetic Nonlinear Choquard Equation</article-title>
            <source>Zeitschrift für angewandte Mathematik und Physik</source>
            <volume>63</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s00033-011-0166-8</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B7">
        <label>7.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Moroz, V. and Van Schaftingen, J. (2013) Groundstates of Nonlinear Choquard Equations: Existence, Qualitative Properties and Decay Asymptotics. <italic>Journal of Functional Analysis</italic>, 265, 153-184. https://doi.org/10.1016/j.jfa.2013.04.007 <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jfa.2013.04.007</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1016/j.jfa.2013.04.007">https://doi.org/10.1016/j.jfa.2013.04.007</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Moroz, V.</string-name>
              <string-name>Schaftingen, J.</string-name>
              <string-name>Existence, Q</string-name>
            </person-group>
            <year>2013</year>
            <article-title>Groundstates of Nonlinear Choquard Equations: Existence, Qualitative Properties and Decay Asymptotics</article-title>
            <source>Journal of Functional Analysis</source>
            <volume>265</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jfa.2013.04.007</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B8">
        <label>8.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="confproc">Bellazzini, J., Jeanjean, L. and Luo, T. (2013) Existence and Instability of Standing Waves with Prescribed Norm for a Class of Schrödinger-Poisson Equations. <italic>Proceedings of the London Mathematical Society</italic>, 107, 303-339. https://doi.org/10.1112/plms/pds072 <pub-id pub-id-type="doi">10.1112/plms/pds072</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1112/plms/pds072">https://doi.org/10.1112/plms/pds072</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="confproc">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Bellazzini, J.</string-name>
              <string-name>Jeanjean, L.</string-name>
              <string-name>Luo, T.</string-name>
            </person-group>
            <year>2013</year>
            <article-title>Existence and Instability of Standing Waves with Prescribed Norm for a Class of Schrödinger-Poisson Equations</article-title>
            <source>Proceedings of the London Mathematical Society</source>
            <volume>107</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1112/plms/pds072</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B9">
        <label>9.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Jeanjean, L. and Luo, T. (2013) Sharp Nonexistence Results of Prescribed L2-Norm Solutions for Some Class of Schrödinger-Poisson and Quasi-Linear Equations. <italic>Zeitschrift für angewandte Mathematik und Physik</italic>, 64, 937-954. https://doi.org/10.1007/s00033-012-0272-2 <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s00033-012-0272-2</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1007/s00033-012-0272-2">https://doi.org/10.1007/s00033-012-0272-2</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Jeanjean, L.</string-name>
              <string-name>Luo, T.</string-name>
            </person-group>
            <year>2013</year>
            <article-title>Sharp Nonexistence Results of Prescribed L2-Norm Solutions for Some Class of Schrödinger-Poisson and Quasi-Linear Equations</article-title>
            <source>Zeitschrift für angewandte Mathematik und Physik</source>
            <volume>64</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s00033-012-0272-2</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B10">
        <label>10.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Lions, P.L. (1984) Solutions of Hartree-Fock Equations for Coulomb Systems. <italic>Communications in Mathematical Physics</italic>, 109, 33-97. https://doi.org/10.1007/bf01205672 <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/bf01205672</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1007/bf01205672">https://doi.org/10.1007/bf01205672</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Lions, P.L.</string-name>
            </person-group>
            <year>1984</year>
            <article-title>Solutions of Hartree-Fock Equations for Coulomb Systems</article-title>
            <source>Communications in Mathematical Physics</source>
            <volume>109</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/bf01205672</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B11">
        <label>11.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Luo, T. (2014) Multiplicity of Normalized Solutions for a Class of Nonlinear Schrödinger-Poisson-Slater Equations. <italic>Journal of Mathematical Analysis and Applications</italic>, 416, 195-204. https://doi.org/10.1016/j.jmaa.2014.02.038 <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jmaa.2014.02.038</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1016/j.jmaa.2014.02.038">https://doi.org/10.1016/j.jmaa.2014.02.038</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Luo, T.</string-name>
            </person-group>
            <year>2014</year>
            <article-title>Multiplicity of Normalized Solutions for a Class of Nonlinear Schrödinger-Poisson-Slater Equations</article-title>
            <source>Journal of Mathematical Analysis and Applications</source>
            <volume>416</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jmaa.2014.02.038</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B12">
        <label>12.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Stubbe, J. (2008) Bound States of Two-Dimensional Schrödinger-Newton Equations. arXiv: 0807.4059v1.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Stubbe, J.</string-name>
            </person-group>
            <year>2008</year>
            <article-title>Bound States of Two-Dimensional Schrödinger-Newton Equations</article-title>
            <fpage>0807</fpage>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B13">
        <label>13.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Azzollini, A. (2021) The Planar Schrödinger-Poisson System with a Positive Potential. <italic>Nonlinearity</italic>, 34, 5799-5820. https://doi.org/10.1088/1361-6544/ac0230 <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1361-6544/ac0230</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1088/1361-6544/ac0230">https://doi.org/10.1088/1361-6544/ac0230</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Azzollini, A.</string-name>
            </person-group>
            <year>2021</year>
            <article-title>The Planar Schrödinger-Poisson System with a Positive Potential</article-title>
            <source>Nonlinearity</source>
            <volume>34</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1361-6544/ac0230</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B14">
        <label>14.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Cingolani, S. and Jeanjean, L. (2019) Stationary Waves with Prescribed-Norm for the Planar Schrödinger-Poisson System. <italic>SIAM Journal on Mathematical Analysis</italic>, 51, 3533-3568. https://doi.org/10.1137/19m1243907 <pub-id pub-id-type="doi">10.1137/19m1243907</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1137/19m1243907">https://doi.org/10.1137/19m1243907</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Cingolani, S.</string-name>
              <string-name>Jeanjean, L.</string-name>
            </person-group>
            <year>2019</year>
            <article-title>Stationary Waves with Prescribed-Norm for the Planar Schrödinger-Poisson System</article-title>
            <source>SIAM Journal on Mathematical Analysis</source>
            <volume>51</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1137/19m1243907</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B15">
        <label>15.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Du, M. and Weth, T. (2017) Ground States and High Energy Solutions of the Planar Schrödinger-Poisson System. <italic>Nonlinearity</italic>, 30, 3492-3515. https://doi.org/10.1088/1361-6544/aa7eac <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1361-6544/aa7eac</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1088/1361-6544/aa7eac">https://doi.org/10.1088/1361-6544/aa7eac</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Du, M.</string-name>
              <string-name>Weth, T.</string-name>
            </person-group>
            <year>2017</year>
            <article-title>Ground States and High Energy Solutions of the Planar Schrödinger-Poisson System</article-title>
            <source>Nonlinearity</source>
            <volume>30</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1361-6544/aa7eac</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B16">
        <label>16.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Guo, Y., Liang, W. and Li, Y. (2023) Existence and Uniqueness of Constraint Minimizers for the Planar Schrödinger-Poisson System with Logarithmic Potentials. <italic>Journal of Differential Equations</italic>, 369, 299-352. https://doi.org/10.1016/j.jde.2023.06.007 <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jde.2023.06.007</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1016/j.jde.2023.06.007">https://doi.org/10.1016/j.jde.2023.06.007</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Guo, Y.</string-name>
              <string-name>Liang, W.</string-name>
              <string-name>Li, Y.</string-name>
            </person-group>
            <year>2023</year>
            <article-title>Existence and Uniqueness of Constraint Minimizers for the Planar Schrödinger-Poisson System with Logarithmic Potentials</article-title>
            <source>Journal of Differential Equations</source>
            <volume>369</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jde.2023.06.007</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B17">
        <label>17.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Wang, W., Zhang, W. and Li, Y. (2022) Minimizers of the Planar Schrödinger-Newton Equations. <italic>Complex Variables and Elliptic Equations</italic>, 67, 151-161. https://doi.org/10.1080/17476933.2020.1816987 <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/17476933.2020.1816987</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1080/17476933.2020.1816987">https://doi.org/10.1080/17476933.2020.1816987</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Wang, W.</string-name>
              <string-name>Zhang, W.</string-name>
              <string-name>Li, Y.</string-name>
            </person-group>
            <year>2022</year>
            <article-title>Minimizers of the Planar Schrödinger-Newton Equations</article-title>
            <source>Complex Variables and Elliptic Equations</source>
            <volume>67</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/17476933.2020.1816987</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B18">
        <label>18.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Wang, C. and Zhang, S. (2025) Uniqueness of Minimizers for the Mass Subcritical Planar Schrödinger-Poisson System with Logarithmic Convolution Potential. <italic>Discrete and Continuous Dynamical Systems</italic>, 45, 794-820. https://doi.org/10.3934/dcds.2024113 <pub-id pub-id-type="doi">10.3934/dcds.2024113</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.3934/dcds.2024113">https://doi.org/10.3934/dcds.2024113</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Wang, C.</string-name>
              <string-name>Zhang, S.</string-name>
            </person-group>
            <year>2025</year>
            <article-title>Uniqueness of Minimizers for the Mass Subcritical Planar Schrödinger-Poisson System with Logarithmic Convolution Potential</article-title>
            <source>Discrete and Continuous Dynamical Systems</source>
            <volume>45</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.3934/dcds.2024113</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B19">
        <label>19.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Cingolani, S. and Weth, T. (2016) On the Planar Schrödinger-Poisson System. <italic>Annales de l</italic>’ <italic>Institut Henri Poincaré C</italic>, <italic>Analyse non linéaire</italic>, 33, 169-197. https://doi.org/10.1016/j.anihpc.2014.09.008 <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.anihpc.2014.09.008</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1016/j.anihpc.2014.09.008">https://doi.org/10.1016/j.anihpc.2014.09.008</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Cingolani, S.</string-name>
              <string-name>Weth, T.</string-name>
            </person-group>
            <year>2016</year>
            <article-title>On the Planar Schrödinger-Poisson System</article-title>
            <source>Annales de l’Institut Henri Poincaré C</source>
            <volume>33</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.anihpc.2014.09.008</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B20">
        <label>20.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Guo, Y. and Seiringer, R. (2014) On the Mass Concentration for Bose-Einstein Condensates with Attractive Interactions. <italic>Letters in Mathematical Physics</italic>, 104, 141-156. https://doi.org/10.1007/s11005-013-0667-9 <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s11005-013-0667-9</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1007/s11005-013-0667-9">https://doi.org/10.1007/s11005-013-0667-9</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Guo, Y.</string-name>
              <string-name>Seiringer, R.</string-name>
            </person-group>
            <year>2014</year>
            <article-title>On the Mass Concentration for Bose-Einstein Condensates with Attractive Interactions</article-title>
            <source>Letters in Mathematical Physics</source>
            <volume>104</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s11005-013-0667-9</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B21">
        <label>21.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Guo, Y., Zeng, X. and Zhou, H. (2014) Concentration Behavior of Standing Waves for Almost Mass Critical Nonlinear Schrödinger Equations. <italic>Journal of Differential Equations</italic>, 256, 2079-2100. https://doi.org/10.1016/j.jde.2013.12.012 <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jde.2013.12.012</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1016/j.jde.2013.12.012">https://doi.org/10.1016/j.jde.2013.12.012</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Guo, Y.</string-name>
              <string-name>Zeng, X.</string-name>
              <string-name>Zhou, H.</string-name>
            </person-group>
            <year>2014</year>
            <article-title>Concentration Behavior of Standing Waves for Almost Mass Critical Nonlinear Schrödinger Equations</article-title>
            <source>Journal of Differential Equations</source>
            <volume>256</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jde.2013.12.012</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B22">
        <label>22.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Berestycki, H. and Lions, P.L. (1983) Nonlinear Scalar Field Equations, II Existence of Infinitely Many Solutions. <italic>Archive for Rational Mechanics and Analysis</italic>, 82, 347-375. https://doi.org/10.1007/bf00250556 <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/bf00250556</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1007/bf00250556">https://doi.org/10.1007/bf00250556</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Berestycki, H.</string-name>
              <string-name>Lions, P.L.</string-name>
              <string-name>Equations, I</string-name>
            </person-group>
            <year>1983</year>
            <article-title>Nonlinear Scalar Field Equations, II Existence of Infinitely Many Solutions</article-title>
            <source>Archive for Rational Mechanics and Analysis</source>
            <volume>82</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/bf00250556</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B23">
        <label>23.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Kwong, M.K. (1989) Uniqueness of Positive Solutions of in . <italic>Archive for Rational Mechanics and Analysis</italic>, 105, 243-266. https://doi.org/10.1007/bf00251502 <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/bf00251502</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1007/bf00251502">https://doi.org/10.1007/bf00251502</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Kwong, M.K.</string-name>
            </person-group>
            <year>1989</year>
            <article-title>Uniqueness of Positive Solutions of in</article-title>
            <source>Archive for Rational Mechanics and Analysis</source>
            <volume>105</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/bf00251502</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B24">
        <label>24.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Willem, M. (1996) Minimax Theorems. Birkhauser.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Willem, M.</string-name>
            </person-group>
            <year>1996</year>
            <article-title>Minimax Theorems</article-title>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B25">
        <label>25.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Yang, J. and Yang, J. (2022) Normalized Solutions and Mass Concentration for Supercritical Nonlinear Schrödinger Equations. <italic>Science China Mathematics</italic>, 65, 1383-1412. https://doi.org/10.1007/s11425-020-1793-9 <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s11425-020-1793-9</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1007/s11425-020-1793-9">https://doi.org/10.1007/s11425-020-1793-9</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Yang, J.</string-name>
              <string-name>Yang, J.</string-name>
            </person-group>
            <year>2022</year>
            <article-title>Normalized Solutions and Mass Concentration for Supercritical Nonlinear Schrödinger Equations</article-title>
            <source>Science China Mathematics</source>
            <volume>65</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s11425-020-1793-9</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B26">
        <label>26.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Weinstein, M. (1983) Nonlinear Schrödinger Equations and Sharp Interpolation Estimates. <italic>Communications in Mathematical Physics</italic>, 87, 567-576. https://doi.org/10.1007/bf01208265 <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/bf01208265</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1007/bf01208265">https://doi.org/10.1007/bf01208265</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Weinstein, M.</string-name>
            </person-group>
            <year>1983</year>
            <article-title>Nonlinear Schrödinger Equations and Sharp Interpolation Estimates</article-title>
            <source>Communications in Mathematical Physics</source>
            <volume>87</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/bf01208265</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B27">
        <label>27.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="book">Lieb, E.H. and Loss, M. (2001) Analysis. In: <italic>Graduate Studies in Mathematics</italic> (2nd Edition, Vol. 14), American Mathematical Society.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="book">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Lieb, E.H.</string-name>
              <string-name>Loss, M.</string-name>
              <string-name>Edition, V</string-name>
            </person-group>
            <year>2001</year>
            <article-title>Analysis</article-title>
            <source>In: Graduate Studies in Mathematics (2nd Edition</source>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B28">
        <label>28.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Cazenave, T. (1989) An Introduction to Nonlinear Schrödinger Equations Vol. 22. Textos de Metodos Matematicos.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Cazenave, T.</string-name>
            </person-group>
            <year>1989</year>
            <article-title>An Introduction to Nonlinear Schrödinger Equations Vol</article-title>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B29">
        <label>29.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Oh, Y.G. (1989) Cauchy Problem and Ehrenfest’s Law of Nonlinear Schrödinger Equations with Potentials. <italic>Journal of Differential Equations</italic>, 81, 255-274. https://doi.org/10.1016/0022-0396(89)90123-x <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0022-0396(89)90123-x</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1016/0022-0396(89)90123-x">https://doi.org/10.1016/0022-0396(89)90123-x</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Oh, Y.G.</string-name>
            </person-group>
            <year>1989</year>
            <article-title>Cauchy Problem and Ehrenfest’s Law of Nonlinear Schrödinger Equations with Potentials</article-title>
            <source>Journal of Differential Equations</source>
            <volume>0396</volume>
            <issue>89</issue>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0022-0396(89)90123-x</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B30">
        <label>30.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Zhang, J. (2000) Stability of Attractive Bose-Einstein Condensates. <italic>Journal of Statistical Physics</italic>, 101, 731-746. https://doi.org/10.1023/a:1026437923987 <pub-id pub-id-type="doi">10.1023/a:1026437923987</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1023/a:1026437923987">https://doi.org/10.1023/a:1026437923987</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Zhang, J.</string-name>
            </person-group>
            <year>2000</year>
            <article-title>Stability of Attractive Bose-Einstein Condensates</article-title>
            <source>Journal of Statistical Physics</source>
            <volume>101</volume>
            <fpage>102643</fpage>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1023/a:1026437923987</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
    </ref-list>
  </back>
</article>