<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Archiving and Interchange DTD v1.0 20120330//EN" "JATS-archivearticle1.dtd">
<article xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" article-type="research-article"><?properties manuscript?><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="nlm-journal-id">0103146</journal-id><journal-id journal-id-type="pubmed-jr-id">2085</journal-id><journal-id journal-id-type="nlm-ta">Math Biosci</journal-id><journal-id journal-id-type="iso-abbrev">Math Biosci</journal-id><journal-title-group><journal-title>Mathematical biosciences</journal-title></journal-title-group><issn pub-type="ppub">0025-5564</issn><issn pub-type="epub">1879-3134</issn></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="pmid">29550297</article-id><article-id pub-id-type="pmc">5992100</article-id><article-id pub-id-type="doi">10.1016/j.mbs.2018.03.011</article-id><article-id pub-id-type="manuscript">NIHMS954661</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Article</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Numerical Schemes for Solving and Optimizing Multiscale Models with Age of Hepatitis C Virus Dynamics</article-title></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author"><name><surname>Reinharz</surname><given-names>Vladimir</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="A1">a</xref></contrib><contrib contrib-type="author"><name><surname>Dahari</surname><given-names>Harel</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="A2">b</xref></contrib><contrib contrib-type="author"><name><surname>Barash</surname><given-names>Danny</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="A1">a</xref><xref ref-type="author-notes" rid="FN1">*</xref></contrib></contrib-group><aff id="A1">
<label>a</label>Department of Computer Science, Ben-Gurion University, Beer-Sheva 84105, Israel</aff><aff id="A2">
<label>b</label>The Program for Experimental &#x00026; Theoretical Modeling, Division of Hepatology, Department of Medicine, Loyola, University Medical Center, Maywood, IL, 60153 USA</aff><author-notes><corresp id="FN1"><label>*</label>Corresponding author: <email>reinharz@post.bgu.ac.il</email> (Vladimir Reinharz), <email>dbarash@cs.bgu.ac.il</email> (Danny Barash)</corresp></author-notes><pub-date pub-type="nihms-submitted"><day>28</day><month>3</month><year>2018</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>15</day><month>3</month><year>2018</year></pub-date><pub-date pub-type="ppub"><month>6</month><year>2018</year></pub-date><pub-date pub-type="pmc-release"><day>01</day><month>6</month><year>2019</year></pub-date><volume>300</volume><fpage>1</fpage><lpage>13</lpage><!--elocation-id from pubmed: 10.1016/j.mbs.2018.03.011--><abstract><p id="P1">Age-structured PDE models have been developed to study viral infection and treatment. However, they are notoriously difficult to solve. Here, we investigate the numerical solutions of an age-based multiscale model of hepatitis C virus (HCV) dynamics during antiviral therapy and compare them with an analytical approximation, namely its long-term approximation. First, starting from a simple yet flexible numerical solution that also considers an integral approximated over previous iterations, we show that the long-term approximation is an underestimate of the PDE model solution as expected since some infection events are being ignored. We then argue for the importance of having a numerical solution that takes into account previous iterations for the associated integral, making problematic the use of canned solvers. Second, we demonstrate that the governing differential equations are stiff and the stability of the numerical scheme should be considered. Third, we show that considerable gain in efficiency can be achieved by using adaptive stepsize methods over fixed stepsize methods for simulating realistic scenarios when solving multiscale models numerically. Finally, we compare between several numerical schemes for the solution of the equations and demonstrate the use of a numerical optimization scheme for the parameter estimation performed directly from the equations.</p></abstract><kwd-group><kwd>Hepatitis C virus</kwd><kwd>Multiscale model</kwd><kwd>Age-structured model</kwd><kwd>Numerical solution</kwd><kwd>Adaptive stepsize integration</kwd><kwd>Partial differential equations</kwd></kwd-group></article-meta></front><body><sec id="S1"><title>1. Introduction</title><p id="P2">Chronic hepatitis C viral (HCV) infection affects approximately 70 million people worldwide and is the primary cause of liver cirrhosis, liver cancer and liver transplant [<xref rid="R1" ref-type="bibr">1</xref>]. There is no vaccine for HCV and for more than a decade the standard-of-care consisting of pegylated interferon-alpha (IFN) and ribavirin was suboptimal. The recent advent of direct-acting antivirals (DAAs) that provide interferon-free, all-oral treatment yielding cure rates exceeding 90% with pangenotypic activity, shorter durations of therapy (8&#x02013;24 weeks) as compared to IFN-based therapy (24&#x02013;48 weeks) is considered one of the greatest achievements in medicine [<xref rid="R2" ref-type="bibr">2</xref>]. However, despite of these highly effective DAAs, many challenges remain, such as finding an optimal approach to current DAA failures and the elimination of HCV infection and DAAs cost, which is a significant barrier in treating the populations that are most affected by HCV. Thus, there exists a significant need for affordable therapy, with much shorter treatment durations and vaccine development [<xref rid="R3" ref-type="bibr">3</xref>].</p><p id="P3">Mathematical modeling of HCV kinetics has considerably advanced in recent years. It has improved our understanding of intracellular viral genome dynamics [<xref rid="R4" ref-type="bibr">4</xref>, <xref rid="R5" ref-type="bibr">5</xref>, <xref rid="R6" ref-type="bibr">6</xref>, <xref rid="R7" ref-type="bibr">7</xref>], T-cell dynamics, and the quantitative events that underlie the immune response to pathogens [<xref rid="R8" ref-type="bibr">8</xref>, <xref rid="R9" ref-type="bibr">9</xref>]. The standard model for HCV kinetics during treatment provided many insights into the effectiveness and mechanism of action of interferon-alpha and ribavirin (reviewed in [<xref rid="R10" ref-type="bibr">10</xref>, <xref rid="R11" ref-type="bibr">11</xref>]). The models were able to retrospectively predict the duration of treatment needed for HCV eradication (cure) [<xref rid="R12" ref-type="bibr">12</xref>, <xref rid="R13" ref-type="bibr">13</xref>, <xref rid="R14" ref-type="bibr">14</xref>] and more recently used in real-time (on treatment) to predict the duration of IFN-free therapy with silibinin+ribavirin needed to achieve cure [<xref rid="R15" ref-type="bibr">15</xref>]. In the age of DAAs, new models have been developed to meet the challenges of these new agents such as drug resistance [<xref rid="R16" ref-type="bibr">16</xref>]. Notably, the first age-based multiscale mathematical model for HCV kinetics was developed [<xref rid="R4" ref-type="bibr">4</xref>, <xref rid="R17" ref-type="bibr">17</xref>, <xref rid="R18" ref-type="bibr">18</xref>] and provided a comprehensive understanding of the nature of viral kinetic patterns observed in patients treated with IFN, HCV protease inhibitors (telaprevir and danoprevir), or HCV NS5A inhibitor daclatasvir and their modes of action. Mathematical models are also valuable in understanding the in vivo dynamics of viruses that trigger both persistent infection (e.g. HIV-1 [<xref rid="R8" ref-type="bibr">8</xref>, <xref rid="R19" ref-type="bibr">19</xref>, <xref rid="R20" ref-type="bibr">20</xref>, <xref rid="R9" ref-type="bibr">9</xref>], hepatitis B virus [<xref rid="R21" ref-type="bibr">21</xref>, <xref rid="R22" ref-type="bibr">22</xref>, <xref rid="R23" ref-type="bibr">23</xref>], hepatitis D virus [<xref rid="R24" ref-type="bibr">24</xref>, <xref rid="R25" ref-type="bibr">25</xref>], Theiler murine encephalomyelitis virus [<xref rid="R26" ref-type="bibr">26</xref>], herpes simplex virus [<xref rid="R27" ref-type="bibr">27</xref>] and HCV [<xref rid="R28" ref-type="bibr">28</xref>, <xref rid="R29" ref-type="bibr">29</xref>, <xref rid="R30" ref-type="bibr">30</xref>]) and acute infection (e.g., influenza A [<xref rid="R31" ref-type="bibr">31</xref>, <xref rid="R32" ref-type="bibr">32</xref>, <xref rid="R33" ref-type="bibr">33</xref>] and ebola [<xref rid="R34" ref-type="bibr">34</xref>]).</p><p id="P4">In the context of HCV kinetics, multiscale models are an extension to the classical biphasic model [<xref rid="R30" ref-type="bibr">30</xref>] that was introduced in 1998 and treated the infected cell as a &#x0201c;black box&#x0201d;, producing virions but without any consideration of the intercellular viral RNA replication and degradation within the infected cell [<xref rid="R6" ref-type="bibr">6</xref>, <xref rid="R5" ref-type="bibr">5</xref>, <xref rid="R35" ref-type="bibr">35</xref>]. The biphasic model is a set of three ordinary differential equations (ODEs) with three variables: uninfected target cells (<italic>T</italic>), productively infected cells (<italic>I</italic>), and free virus (<italic>V</italic>). The multiscale models consider the intercellular viral RNA in an additional equation for the variable (<italic>R</italic>), with the introduction of age-dependency in addition to time-dependency, making it a partial differential equation (PDE) model. The multiscale models study the dynamics of HCV infection under therapy with DAAs and because they include both the intracellular viral RNA replication/degradation and the extracellular viral infection with age-dependency in addition to time-dependency, they are considerably more difficult to solve compared to the biphasic model. Analytical approximations were derived [<xref rid="R18" ref-type="bibr">18</xref>, <xref rid="R36" ref-type="bibr">36</xref>, <xref rid="R4" ref-type="bibr">4</xref>], namely the short-term and long-term approximations. While the short-term has been shown to be precise only in the first half-day of treatment, the long-term is in agreement at the asymptotics with a simple numerical solution that utilized a general ODE solver [<xref rid="R18" ref-type="bibr">18</xref>].</p><p id="P5">The aim of this paper is to significantly improve the numerical solution presented in [<xref rid="R18" ref-type="bibr">18</xref>] that used a canned solver (an ODE solver called from by a command within a program that is written in a higher level langauage such as Matlab and Mathematica, or Python). This makes the numerical solution framework as explained herein a flexible and robust entity alongside the analytical approximations. As it turns out, because of the properties of the multiscale model and the fact that the differential equations are stiff, some advanced numerical methods that involve adaptive stepsize are needed. To begin with, the use of a canned solver should be replaced with a fully-written solver in the code for the application because of the additional integral introduced in the multiscale model for the variable <italic>V</italic> that needs to be computed at each time step. Unlike the construction of numerical schemes in other applications, for example in the nonlinear diffusion of digital images [<xref rid="R37" ref-type="bibr">37</xref>, <xref rid="R38" ref-type="bibr">38</xref>, <xref rid="R39" ref-type="bibr">39</xref>] where accuracy can be limited, herein it is adviseable to construct a stable and efficient scheme that belongs to the Runge-Kutta family with at least a fourth order of accuracy. However, due to the nature of the differential equations that are stiff and the additional integral that needs to be evaluated at each time step, implicit solvers with adaptive stepsize are considerably more stable and efficient than the standard Runge-Kutta fourth order. Starting for simplicity in building up from explicit and implicit first order schemes, extending to explicit and implicit fourth order schemes and noticing that the differential equations are stiff, we reach explicit schemes with adaptive stepsize [<xref rid="R40" ref-type="bibr">40</xref>] that are by an order of magnitude more efficient than fixed stepsize for realistic simulations of viral infection of several days. We then implement implicit schemes with adaptive stepsize [<xref rid="R41" ref-type="bibr">41</xref>] that are considerably more stable. The various numerical schemes are described and compared to each other, concluding with an implicit adaptive stepsize integration scheme that is both efficient and stable for use in multiscale models with age of hepatitis C virus dynamics [<xref rid="R42" ref-type="bibr">42</xref>]. Finally, the Levenberg-Marquardt optimization scheme is illustrated for performing parameter estimation directly from the equations of the multiscale models.</p></sec><sec id="S2"><title>2. Methods</title><sec id="S3"><title>2.1. The standard HCV model</title><p id="P6">The standard model that has been used and modified for studying hepatitis C viral dynamics is the Neumann et al. model [<xref rid="R30" ref-type="bibr">30</xref>]. The three variables this model keeps track of are the target cells <italic>T</italic>, in <xref ref-type="disp-formula" rid="FD1">Eq. (1a)</xref>, the infected cells <italic>I</italic> in <xref ref-type="disp-formula" rid="FD2">Eq. (1b)</xref> and the free virus <italic>V</italic> in <xref ref-type="disp-formula" rid="FD3">Eq. (1c)</xref>. The target cells <italic>T</italic> are produced at constant rate <italic>s</italic>, die at per capita rate <italic>d</italic> and are infected by virus <italic>V</italic> at constant rate <italic>&#x003b2;</italic>. The infected cells <italic>I</italic> increase with the new infections at rate <italic>&#x003b2;V</italic> (<italic>t</italic>)<italic>T</italic> (<italic>t</italic>) and die at constant rate <italic>&#x003b4;</italic>. The virus <italic>V</italic> is produced at rate <italic>p</italic> by each infected cells and is cleared at constant rate <italic>c</italic>. The <italic>&#x003b5;</italic> term denotes the effectiveness of the anti-viral treatment that decreases the production from <italic>p</italic> to (1 &#x02212; <italic>&#x003b5;</italic>)<italic>p</italic>. Formally the ensemble of ODEs for this model is: 
<disp-formula id="FD1"><label>(1a)</label><mml:math id="M1" display="block" overflow="scroll"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003b2;</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD2"><label>(1b)</label><mml:math id="M2" display="block" overflow="scroll"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x003b2;</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003b4;</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD3"><label>(1c)</label><mml:math id="M3" display="block" overflow="scroll"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003b5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p><p id="P7">From the mathematical perspective, the standard model is realtively much simpler than the multiscale model. Although it is nonlinear, it can be solved analytically when assuming that <italic>T</italic> is constant.</p></sec><sec id="S4"><title>2.2. The HCV age-based multiscale model</title><p id="P8">The multiscale model of hepatitis C virus (HCV) dynamics has been formulated in recent years [<xref rid="R18" ref-type="bibr">18</xref>, <xref rid="R36" ref-type="bibr">36</xref>, <xref rid="R4" ref-type="bibr">4</xref>] as a more complex system in order to study HCV dynamics during therapy. It keeps track as in the standard viral dynamics model of uninfected target cells in <xref ref-type="disp-formula" rid="FD4">equation (2a)</xref>, productively infected cells in <xref ref-type="disp-formula" rid="FD5">equation (2b)</xref>, and free virus in <xref ref-type="disp-formula" rid="FD6">equation (2c)</xref> along with considering the intracellular viral RNA dynamics in an infected cell by adding <xref ref-type="disp-formula" rid="FD7">equation (2d)</xref>.</p><p id="P9">The equations were formulated as follows: 
<disp-formula id="FD4"><label>(2a)</label><mml:math id="M4" display="block" overflow="scroll"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003b2;</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD5"><label>(2b)</label><mml:math id="M5" display="block" overflow="scroll"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003b4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD6"><label>(2c)</label><mml:math id="M6" display="block" overflow="scroll"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003b5;</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">&#x0221e;</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD7"><label>(2d)</label><mml:math id="M7" display="block" overflow="scroll"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003b5;</mml:mi><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003b5;</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003ba;</mml:mi><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula> subject to the initial and boundary conditions 
<inline-formula><mml:math id="M8" display="inline" overflow="scroll"><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>V</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>, 
<inline-formula><mml:math id="M9" display="inline" overflow="scroll"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>, <italic>I</italic>(0, <italic>t</italic>) = <italic>&#x003b2;V</italic> (<italic>t</italic>)<italic>T</italic> (<italic>t</italic>), 
<inline-formula><mml:math id="M10" display="inline" overflow="scroll"><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <italic>R</italic>(0, <italic>t</italic>) = 1, and 
<inline-formula><mml:math id="M11" display="inline" overflow="scroll"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.</p><p id="P10">Model parameters of <italic>T</italic>, <xref ref-type="disp-formula" rid="FD4">Eq.(2a)</xref>, and <italic>I</italic>, <xref ref-type="disp-formula" rid="FD5">Eq. (2b)</xref>, are similar to the standard model where <italic>a</italic> is the age of infection and <italic>t</italic> is the time duration from therapy initiation. The quantity of intracellular viral RNA <italic>R</italic>, in <xref ref-type="disp-formula" rid="FD7">Eq. (2d)</xref>, depends on its production <italic>&#x003b1;</italic> its degradation <italic>&#x003bc;</italic> and expulsion from the cell <italic>&#x003c1;</italic>. The quantity of free viruses <italic>V</italic> shown in <xref ref-type="disp-formula" rid="FD6">Eq. (2c)</xref> depends on the number of assembled and released virions and their clearance rate <italic>c</italic>. While those parameters should depend on the cell age <italic>a</italic>, in practice they are considered constant.</p><p id="P11">An important consideration in this model is that the treatment starts after the infection has reached its steady state. The steady states of the different functions are 
<inline-formula><mml:math id="M12" display="inline" overflow="scroll"><mml:mover accent="true"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, 
<inline-formula><mml:math id="M13" display="inline" overflow="scroll"><mml:mover accent="true"><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, 
<inline-formula><mml:math id="M14" display="inline" overflow="scroll"><mml:mover accent="true"><mml:mi>V</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> and 
<inline-formula><mml:math id="M15" display="inline" overflow="scroll"><mml:mover accent="true"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>. Given <italic>N</italic>, the total number of virions produced by a cell in its life-span, it can be shown that those values are: 
<disp-formula id="FD8"><label>(3)</label><mml:math id="M16" display="block" overflow="scroll"><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003b4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003b4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003b4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mover accent="true"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x003b2;</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mi>V</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mspace width="0.2em"/><mml:mover accent="true"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003b4;</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003b2;</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi>V</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003b2;</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003b2;</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p><p id="P12">Unlike the standard model, three different antiviral effects of therapy can be distinguished in the multiscale model. The decrease in viral RNA synthesis is represented by <italic>&#x003b5;<sub>&#x003b1;</sub></italic>, the reduction in secretion by <italic>&#x003b5;<sub>s</sub></italic> and the increase in viral degradation by <italic>&#x003ba;</italic> &#x02265; 1.</p><p id="P13">Through the method of characteristics, as was derived in [<xref rid="R18" ref-type="bibr">18</xref>] and explained in more detail herein in <xref rid="APP1" ref-type="app">Appendix A</xref>, an analytical solution can be found the variable <italic>R</italic>(<italic>a, t</italic>). The same method can be applied to derive <italic>I</italic>(<italic>a, t</italic>) solution. The ensemble of <xref ref-type="disp-formula" rid="FD4">equations (2)</xref> represent the full model.
<disp-formula id="FD9"><label>(4)</label><mml:math id="M17" display="block" overflow="scroll"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr columnalign="left"><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>&#x000a0;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr columnalign="left"><mml:mtd columnalign="left"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>&#x000a0;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr columnalign="left"><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>&#x000a0;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr columnalign="left"><mml:mtd columnalign="left"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>&#x000a0;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD10"><label>(5)</label><mml:math id="M18" display="block" overflow="scroll"><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr columnalign="left"><mml:mtd columnalign="left"><mml:mrow><mml:mi>&#x003b2;</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003b4;</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr columnalign="left"><mml:mtd columnalign="left"><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003b4;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p><p id="P14">From <xref ref-type="disp-formula" rid="FD4">equations (2)</xref> it can be noticed that computing <italic>V</italic> (<italic>t</italic>) necessitates an integral. If <italic>a &#x0003c; t</italic>, in other words the cell age is younger than the time of treatment, i.e., infection occurs after initiation of treatment, the term <italic>I</italic>(<italic>a, t</italic>) of the integral in <xref ref-type="disp-formula" rid="FD10">Eq. (5)</xref> depends itself on <italic>V</italic> (<italic>t</italic>) and <italic>T</italic> (<italic>t</italic>). As it will be shown, this makes the analytical solution approximative and impedes the use of canned numerical solvers for this system of equations.</p></sec><sec id="S5"><title>2.3. Analytical solution</title><p id="P15">To derive an analytical solution for <italic>V</italic> (<italic>t</italic>) the dependancies of <italic>I</italic>(<italic>a, t</italic>) makes it difficult unless some additional assumptions are taken into account. The solution will be divided into two cases, the short term approximation and long term approximation [<xref rid="R18" ref-type="bibr">18</xref>, <xref rid="R36" ref-type="bibr">36</xref>], which mainly differ on how <italic>I</italic>(<italic>a, t</italic>) is treated.</p><sec id="S6"><title>2.3.1. Short term approximation</title><p id="P16">For the short term approximate solution, it is assumed that after therapy is initiated infected cells remain at their steady-state distribution or in other words, new infections occur at the same rate as before therapy initiation [<xref rid="R18" ref-type="bibr">18</xref>]. Thus, one can replace <italic>I</italic>(<italic>a, t</italic>) by its steady state solution, 
<inline-formula><mml:math id="M19" display="inline" overflow="scroll"><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x003b2;</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mi>V</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mspace width="0.2em"/><mml:mover accent="true"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003b4;</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>. The integral in <italic>V</italic>, 
<inline-formula><mml:math id="M20" display="inline" overflow="scroll"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">&#x0221e;</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mi>a</mml:mi></mml:math></inline-formula>, is then computed in two parts. The first part is from 0 to <italic>t</italic> considering the equation of <italic>R</italic>(<italic>a, t</italic>) when <italic>a &#x0003c; t</italic>. The second part of the integral, from <italic>t</italic> to &#x0221e; is computed considering the <italic>R</italic>(<italic>a, t</italic>) equations when <italic>a</italic> &#x02265; <italic>t</italic>. Formally, given <italic>A</italic> = (1&#x02212;<italic>&#x003b5;<sub>&#x003b1;</sub></italic>)<italic>&#x003b1;</italic> and <italic>B</italic> = (1&#x02212;<italic>&#x003b5;<sub>s</sub></italic>)<italic>&#x003c1;</italic>+<italic>&#x003ba;&#x003bc;</italic> the short term approximation is: 
<disp-formula id="FD11"><label>(6)</label><mml:math id="M21" display="block" overflow="scroll"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003b5;</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003b4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003b4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>&#x003b4;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003b4;</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003b4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003b4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x003b4;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003b4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula> where <italic>N</italic> is as in (<xref ref-type="disp-formula" rid="FD8">3</xref>).</p></sec><sec id="S7"><title>2.3.2. Long term approximation</title><p id="P17">Unlike the short approximation, in the long term approximation new infection is ignored since the onset of therapy. In other words, <italic>I</italic>(<italic>a, t</italic>) = <italic>R</italic>(<italic>a, t</italic>) = 0 if <italic>a &#x0003c; t</italic>. This implies that the integral needed to compute <italic>V</italic> (<italic>t</italic>) is simplified to 
<inline-formula><mml:math id="M22" display="inline" overflow="scroll"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">&#x0221e;</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:math></inline-formula>, and once again we can consider 
<inline-formula><mml:math id="M23" display="inline" overflow="scroll"><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x003b2;</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mi>V</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mspace width="0.2em"/><mml:mover accent="true"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003b4;</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>.</p><p id="P18">Another important distinction is that the term <italic>e<sup>&#x02212;&#x003b3;t</sup></italic> was included in <italic>R</italic>(<italic>a, t</italic>) equation assuming that in addition of <italic>&#x003b1;</italic> being initially inhibited by the factor 1 &#x02212; <italic>&#x003b5;<sub>&#x003b1;</sub></italic>, also decreases with time on treatment due to the decay of replication templates (e.g. replication complexes or negative strand HCV RNA), where parameter <italic>&#x003b3;</italic> represents slowing of viral RNA synthesis. Without it, <italic>R</italic> would converge to a non zero steady state and its inclusion has been shown to be consistent with an intracellular model [<xref rid="R5" ref-type="bibr">5</xref>] as described in detail in [<xref rid="R18" ref-type="bibr">18</xref>]. This simply adds a term to the PDE of <italic>R</italic> as follows.
<disp-formula id="FD12"><label>(7)</label><mml:math id="M24" display="block" overflow="scroll"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003b5;</mml:mi><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003b3;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003b5;</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003ba;</mml:mi><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p><p id="P19">The method of characteristics was reapplied as previously to solve the PDE. From these equations, given the simplifications on <italic>I</italic> and <italic>R</italic>, it was straight-forward to derive the long-term approximation for <italic>V</italic>. Given <italic>A</italic>, <italic>B</italic> and <italic>N</italic> as in the previous section, the long-term approximation is: 
<disp-formula id="FD13"><label>(8)</label><mml:math id="M25" display="block" overflow="scroll"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003b5;</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003b3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x003b4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003b4;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003b3;</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003b4;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003b3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003b4;</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003b3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x003b4;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003b4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p></sec></sec><sec id="S8"><title>2.4. Numerical methods</title><p id="P20">We implemented a variety of numerical methods from the simplest to the more advanced ones that are tailored to our needs, starting from first order methods and describing them in detail in order for our derivations to remain self-contained. We then build from bottom up towards higher order methods, adaptive stepsize methods and implicit schemes in order to better characterize the equations of our model using advanced numerical schemes [<xref rid="R43" ref-type="bibr">43</xref>, <xref rid="R44" ref-type="bibr">44</xref>].</p><p id="P21">The general scheme of a numerical method in our context requires to solve a function <italic>f</italic>(<italic>t, x</italic>) which depends on time and a variable <italic>x</italic>. In this section we explore the solutions of the functions <italic>T</italic> and <italic>V</italic> and&#x02014;except in subsection 2.4.4 about the Rosenbrock method&#x02014;<italic>f</italic>(<italic>t, x</italic>) will be always defined as follows. As in <xref ref-type="disp-formula" rid="FD4">Eq. (2)</xref> in the case of <italic>V</italic> we have 
<inline-formula><mml:math id="M26" display="inline" overflow="scroll"><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></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>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003b5;</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">&#x0221e;</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mspace width="0.2em"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo>&#x02217;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula> and for <italic>T, f</italic>(<italic>t</italic>, <italic>x</italic>) = <italic>s &#x02013; d * x</italic> &#x02013; <italic>&#x003b2;V</italic>(<italic>t</italic>) * <italic>x</italic>.</p><sec id="S9"><title>2.4.1. Integral implementation challenges</title><p id="P22">The main obstacle for solving the system of differential equations is that the integral term 
<inline-formula><mml:math id="M27" display="inline" overflow="scroll"><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003b5;</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">&#x0221e;</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="0.2em"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:math></inline-formula> in <xref ref-type="disp-formula" rid="FD6">Eq. (2c)</xref> makes problematic the direct use of a general ODE solver and limits it to only special cases relating to the time steps. This requires an <italic>ad hoc</italic> implementation.</p><p id="P23">Another problem caused by the integral is that it does not allow to directly apply canned parameter fitting methods to the complete multiscale model. To overcome this challenge, the long term approximation has been used to determine some parameters [<xref rid="R18" ref-type="bibr">18</xref>]. One limitation of such an approach is that it is limited to the multiscale model under treatment, and could only be used to approximate the variables <italic>c</italic>, <italic>&#x003b4;</italic> and <italic>&#x003b5;<sub>&#x003b1;</sub></italic>. As a byproduct, we briefly explore how a specialized implementation of the Levenberg&#x02013;Marquardt numerical method can be developed to perform parameter fitting directly from the multiscale model equations. In Sec. 2.5, we apply it to the parameter <italic>s</italic> for illustration. We validate our implementation in Sec. 3.6.</p><p id="P24">No analytical solution can be computed for the aforementioned integral and it must therefore be solved numerically unless analytical approximations are used. This is because of the function <italic>I</italic>(<italic>a, t</italic>) shown in <xref ref-type="disp-formula" rid="FD10">Eq. (5)</xref>. At every time step <italic>t</italic>, the value of <italic>I</italic> depends on previously computed values of <italic>V</italic> and <italic>T</italic>, which cannot be accessed with general ODE solvers.</p><p id="P25">In order to compute the integral, a first assumption is that its upper bound is 100. Since the integral values represent the age of a cell we assume that cells die after 100 days.</p><p id="P26">The integral over <italic>a</italic> &#x02208; [0, 100] can be divided into two cases. For <italic>a &#x0003e; t</italic>, the solutions are pre-computed since they do not depend on any other function. When <italic>a &#x0003c; t</italic>, we need to know some values of <italic>V</italic> and <italic>T</italic>. Given <italic>D</italic>, the number of days the system is to be solved for, the strategy to evaluate this part of the integral depends on the type of framework used for solving the ODE system, as described next.</p><sec id="S10"><title>Non-adaptive step framework</title><p id="P27">The ODE system is solved with a fixed time step <italic>h</italic>. This implies that for every integer <italic>&#x003c4;</italic> &#x02208; [0, <italic>D/h</italic>] the values <italic>V</italic> (<italic>&#x003c4;h</italic>) and <italic>T</italic> (<italic>&#x003c4;h</italic>) are known. For every value <italic>t</italic> = <italic>&#x003c4;h</italic> the integral needs to be computed. The Simpson&#x02019;s rule method is used to evaluate the integral, therefore a time step <italic>h<sub>a</sub></italic> must be selected. Similarly to <italic>&#x003c4;</italic>, we define an integer <italic>&#x003c4;<sub>a</sub></italic> &#x02208; [0, 100/<italic>h<sub>a</sub></italic>]. Given <italic>t</italic>, for every <italic>a</italic> = <italic>&#x003c4;<sub>a</sub>h<sub>a</sub></italic> (we recall that <italic>a &#x0003c; t</italic>), the values <italic>V</italic> (<italic>t &#x02212; a</italic>) and <italic>I</italic>(<italic>t &#x02212; a</italic>) are required. Thus, there exist a third integer 
<inline-formula><mml:math id="M28" display="inline" overflow="scroll"><mml:mover accent="true"><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> such that 
<inline-formula><mml:math id="M29" display="inline" overflow="scroll"><mml:mover accent="true"><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi></mml:math></inline-formula>. Therefore we should have 
<inline-formula><mml:math id="M30" display="inline" overflow="scroll"><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>. Since <italic>&#x003c4;</italic>, <italic>&#x003c4;<sub>a</sub></italic> and 
<inline-formula><mml:math id="M31" display="inline" overflow="scroll"><mml:mover accent="true"><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> are integers a solution exists if <italic>h<sub>a</sub></italic> is a multiple of <italic>h</italic>. In the following implementation, setting <italic>h<sub>a</sub></italic> = 10<italic>h</italic> provides good results.</p></sec><sec id="S11"><title>Adaptive step framework</title><p id="P28">In that case, the time step <italic>h</italic> is not fixed and therefore we cannot use Simpson&#x02019;s rule. Given <italic>h</italic><sub>0</sub> the initial time step, we limit the value of <italic>h</italic> to 10<italic>h</italic><sub>0</sub>. The integral step size <italic>h<sub>a</sub></italic> will also be variable and this condition ensures that it will be at most 10<italic>h</italic><sub>0</sub>, to maintain the accuracy as in the non-adaptive case.</p><p id="P29">Given a list of <italic>m</italic> + 1 time steps 
<inline-formula><mml:math id="M32" display="inline" overflow="scroll"><mml:mi mathvariant="fraktur">T</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x022ef;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> such that <italic>t</italic><sub>0</sub> = 0, <italic>t<sub>i</sub></italic> = <italic>h</italic><sub>0</sub> + &#x022ef; + <italic>h<sub>i&#x02212;</sub></italic><sub>1</sub>, and <italic>t</italic> = <italic>t<sub>m</sub></italic> is the latest time for which the values of <italic>V</italic> and <italic>I</italic> were computed. The strategy consists in computing a quadratic interpolation over carefully chosen values of <italic>a</italic>. For 
<inline-formula><mml:math id="M33" display="inline" overflow="scroll"><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi mathvariant="fraktur">T</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> let <italic>a<sub>i</sub></italic> be <italic>t<sub>m</sub></italic> &#x02212; <italic>t<sub>m&#x02212;i</sub></italic>. By construction the difference between <italic>a<sub>i</sub></italic> and <italic>a<sub>i</sub></italic><sub>+1</sub> is <italic>t<sub>m&#x02212;i</sub></italic>&#x02212;<italic>t<sub>m&#x02212;i&#x02212;</sub></italic><sub>1</sub> &#x02264; 10<italic>h</italic><sub>0</sub>.</p><p id="P30">To optimize the process, we do not record all values of <italic>V</italic> and <italic>T</italic> but instead proceed as follows. Given 
<inline-formula><mml:math id="M34" display="inline" overflow="scroll"><mml:mi mathvariant="fraktur">T</mml:mi></mml:math></inline-formula> a list of time steps, 
<inline-formula><mml:math id="M35" display="inline" overflow="scroll"><mml:mi mathvariant="fraktur">T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> the penultimate element of 
<inline-formula><mml:math id="M36" display="inline" overflow="scroll"><mml:mi mathvariant="fraktur">T</mml:mi></mml:math></inline-formula>, and 
<inline-formula><mml:math id="M37" display="inline" overflow="scroll"><mml:mi mathvariant="fraktur">T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> its last element. At the next iteration values are computed for time <italic>t</italic>. If <italic>t</italic> &#x02212; [<italic>T</italic> &#x02212; 2] &#x0003e; 10<italic>h</italic><sub>0</sub>, we append <italic>t</italic> to 
<inline-formula><mml:math id="M38" display="inline" overflow="scroll"><mml:mi mathvariant="fraktur">T</mml:mi></mml:math></inline-formula>. If it is not, we replace the last element 
<inline-formula><mml:math id="M39" display="inline" overflow="scroll"><mml:mi mathvariant="fraktur">T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> by <italic>t</italic>. The distance between any two consecutive elements of 
<inline-formula><mml:math id="M40" display="inline" overflow="scroll"><mml:mi mathvariant="fraktur">T</mml:mi></mml:math></inline-formula> is at most 10<italic>h</italic><sub>0</sub> by construction, as desired.</p></sec></sec><sec id="S12"><title>2.4.2. First order methods</title><p id="P31">The Euler methods are the simplest first order methods. They consist of two possible schemes: Forward Euler that is explicit and Backward Euler that is implicit. The <bold>Forward Euler</bold> scheme is as follows. Given <italic>V<sub>n</sub></italic> and <italic>T<sub>n</sub></italic> and a step <italic>h</italic> we simply update the equations: 
<disp-formula id="FD14"><label>(9)</label><mml:math id="M41" display="block" overflow="scroll"><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003b5;</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">&#x0221e;</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo>&#x02217;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003b2;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p><p id="P32">The complementary scheme to Forward Euler is called <bold>Backward Euler</bold>, and is an implicit scheme. It consists of solving the equations <italic>y<sub>n</sub></italic><sub>+1</sub> = <italic>y<sub>n</sub></italic> + <italic>h</italic> &#x000d7; <italic>f</italic>(<italic>t</italic> + <italic>h, y<sub>n</sub></italic><sub>+1</sub>) which yields as answers
<disp-formula id="FD15"><label>(10)</label><mml:math id="M42" display="block" overflow="scroll"><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003b5;</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">&#x0221e;</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="0.2em"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>&#x003b2;</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula> where <italic>V</italic> (<italic>t</italic> + <italic>h</italic>) = <italic>V<sub>n</sub></italic><sub>+1</sub>.</p></sec><sec id="S13"><title>2.4.3. Accurate methods with fixed stepsize</title><p id="P33">From the first order Euler methods described above, in order to achieve better accuracy we advance to Runge&#x02013;Kutta 4th order (RK4) and Gauss-Legendre 4th order. Gauss-Legendre is an implicit version of RK4, which is a collocation method based on the points of Gauss-Legendre quadrature [<xref rid="R44" ref-type="bibr">44</xref>]. As will be shown, Gauss-Legendre is more stable than RK4 for our problem.</p><p id="P34">In general, the system of equations to solve Runge&#x02013;Kutta order <italic>s</italic> is
<disp-formula id="FD16"><label>(11)</label><mml:math id="M43" display="block" overflow="scroll"><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn></mml:munderover><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.2em"/><mml:mtext>such</mml:mtext><mml:mspace width="0.2em"/><mml:mtext>that</mml:mtext><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula> and given <italic>a<sub>zw</sub>, b<sub>z</sub>, q<sub>z</sub></italic> as in <xref rid="T1" ref-type="table">Table. 1</xref>.</p><p id="P35">Different ensembles of equivalent constants <italic>a</italic>, <italic>b</italic> and <italic>q</italic> can be determined. In all the cases presented here they were selected from [<xref rid="R43" ref-type="bibr">43</xref>].</p><p id="P36">Let us first look at <italic>V</italic>(<italic>t</italic>) for <italic>V<sub>n</sub></italic><sub>+1</sub> at time <italic>t</italic> + <italic>h</italic>: 
<disp-formula id="FD17"><label>(12)</label><mml:math id="M44" display="block" overflow="scroll"><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>V</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003b5;</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">&#x0221e;</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>V</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003b5;</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">&#x0221e;</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mspace width="0.2em"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><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>h</mml:mi><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>21</mml:mn></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>V</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.2em"/><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>21</mml:mn></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>V</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn><mml:mi>V</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003b5;</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">&#x0221e;</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><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>h</mml:mi><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>32</mml:mn></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>V</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.2em"/><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>31</mml:mn></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>V</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>V</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003b5;</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">&#x0221e;</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="0.2em"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><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>h</mml:mi><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>43</mml:mn></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn><mml:mi>V</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>43</mml:mn></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn><mml:mi>V</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.2em"/><mml:mtext>such</mml:mtext><mml:mspace width="0.2em"/><mml:mtext>that</mml:mtext><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>V</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>V</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn><mml:mi>V</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>V</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p><p id="P37">Similarly in the case of <italic>T</italic>(<italic>t</italic>) for <italic>T<sub>n</sub></italic><sub>+1</sub> at time <italic>t</italic> + <italic>h</italic> we have (note that <italic>q</italic><sub>1</sub> = 0): 
<disp-formula id="FD18"><label>(13)</label><mml:math id="M45" display="block" overflow="scroll"><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003b2;</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003b2;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>21</mml:mn></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003b2;</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>21</mml:mn></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn><mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>32</mml:mn></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003b2;</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>32</mml:mn></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>43</mml:mn></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn><mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003b2;</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>43</mml:mn></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn><mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.2em"/><mml:mtext>such</mml:mtext><mml:mspace width="0.2em"/><mml:mtext>that</mml:mtext><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn><mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p><p id="P38">Note that 
<inline-formula><mml:math id="M46" display="inline" overflow="scroll"><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mi>h</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>.</p><p id="P39">An implicit version of Runge&#x02013;Kutta with a fixed stepsize is <bold>Gauss-Legendre</bold>. Similar to Runge&#x02013;Kutta order <italic>s</italic>, for the main equations we have 
<inline-formula><mml:math id="M47" display="inline" overflow="scroll"><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msubsup><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle></mml:math></inline-formula>. But the value <italic>k<sub>i</sub></italic> is slightly different, notice the bound of the sum in: 
<inline-formula><mml:math id="M48" display="inline" overflow="scroll"><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msubsup><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.</p><p id="P40">Given <italic>s</italic> = 2 (for simplicity), we have used the Butcher tableau shown in <xref rid="T2" ref-type="table">Table 2</xref>.</p><p id="P41">We need to solve, first for <italic>V</italic>, the following implicit equations: 
<disp-formula id="FD19"><label>(14)</label><mml:math id="M49" display="block" overflow="scroll"><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>V</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003b5;</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">&#x0221e;</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><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>h</mml:mi><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>11</mml:mn></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>V</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>12</mml:mn></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>V</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>11</mml:mn></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>V</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>12</mml:mn></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>V</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>V</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003b5;</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">&#x0221e;</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><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>h</mml:mi><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>21</mml:mn></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>V</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>22</mml:mn></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>V</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>21</mml:mn></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>V</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>22</mml:mn></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>V</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula> which can be re-written as: 
<disp-formula id="FD20"><label>(15)</label><mml:math id="M50" display="block" overflow="scroll"><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>V</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>V</mml:mi></mml:msubsup><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>V</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003b5;</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">&#x0221e;</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>21</mml:mn></mml:msub><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>22</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>21</mml:mn></mml:msub><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>where 
<inline-formula><mml:math id="M51" display="inline" overflow="scroll"><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003b5;</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">&#x0221e;</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>11</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula> and 
<inline-formula><mml:math id="M52" display="inline" overflow="scroll"><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>12</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>11</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula>. Similarly for <italic>T</italic> we have:
<disp-formula id="FD21"><label>(16)</label><mml:math id="M53" display="block" overflow="scroll"><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>11</mml:mn></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>12</mml:mn></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003b2;</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>11</mml:mn></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>12</mml:mn></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>21</mml:mn></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>22</mml:mn></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003b2;</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>21</mml:mn></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>22</mml:mn></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula> which can be re-written as: 
<disp-formula id="FD22"><label>(17)</label><mml:math id="M54" display="block" overflow="scroll"><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mfrac><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003b2;</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mi>h</mml:mi></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:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>21</mml:mn></mml:msub><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003b2;</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mi>h</mml:mi></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:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>21</mml:mn></mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>22</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula> where <italic>C</italic> = <italic>s</italic> &#x02212; <italic>dT<sub>n</sub></italic> &#x02013; <italic>&#x003b2;V</italic> (<italic>t</italic> + <italic>q</italic><sub>1</sub><italic>h</italic>)<italic>T<sub>n</sub></italic>, <italic>D</italic> = &#x02212;<italic>ha</italic><sub>12</sub>(<italic>d</italic> + <italic>&#x003b2;V</italic>(<italic>t</italic> + <italic>q</italic><sub>1</sub><italic>h</italic>)), and <italic>E</italic> = 1 + <italic>ha</italic><sub>11</sub>(<italic>d</italic> + <italic>&#x003b2;V</italic>(<italic>t</italic> +<italic>q</italic><sub>1</sub><italic>h</italic>)). We recall that 
<inline-formula><mml:math id="M55" display="inline" overflow="scroll"><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mi>h</mml:mi></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:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mi>h</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>.</p><p id="P42">In practice, the two functions <italic>R</italic> and <italic>I</italic> are only evaluated at <italic>t</italic> and not <italic>t</italic> + <italic>q<sub>x</sub>h</italic>. Two reasons justify that choice. First, as previously discussed in Sec. 2.4.1, the integral over <italic>a</italic> is divided into two parts, before and after <italic>t</italic> (i.e., 
<inline-formula><mml:math id="M56" display="inline" overflow="scroll"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mn>100</mml:mn></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mn>100</mml:mn></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:math></inline-formula>). The latter change would shift the integral to 
<inline-formula><mml:math id="M57" display="inline" overflow="scroll"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>100</mml:mn></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:math></inline-formula>. We argue that those values are close to each other in realistic setups. The maximal <italic>q<sub>x</sub></italic> shown in Table 1, is 1. Given that we chose (see Sec. 2.4.1) the integration step <italic>h<sub>a</sub></italic> as 10<italic>h</italic>, the difference between <italic>t</italic> and <italic>t + q<sub>x</sub>h</italic> is at most 
<inline-formula><mml:math id="M58" display="inline" overflow="scroll"><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:msub><mml:mn>10</mml:mn></mml:mfrac></mml:math></inline-formula>, a tenth of a step. A simulation over two days requires 200 steps to evaluate the integral, with <italic>h<sub>a</sub></italic> = 0.01. Therefore it represents less than 0.05% of the integral&#x02019;s value. Second, to compute that additional portion in the first part of the integral, it requires to know the value of <italic>T</italic> and <italic>V</italic> at a time greater than <italic>t</italic>. To do so would require a more uncertain approximation than the one being evaluated, increasing the total error. The same reasoning has been used in [<xref rid="R45" ref-type="bibr">45</xref>] to show that in the Rosenbrock method, described in the next section, the Jacobian should be computed only once with the initial values and not with the intermediary values.</p></sec><sec id="S14"><title>2.4.4. Accurate methods with adaptive stepsize</title><p id="P43">As for the previous methods with a fixed step-size, two adaptive stepsize methods are implemented. Dormand-Prince [<xref rid="R40" ref-type="bibr">40</xref>], which is explicit, and the Rosenbrock method [<xref rid="R41" ref-type="bibr">41</xref>], which is implicit. Similar integration methods to Dormand-Prince (RKDP) are Fehlberg (RKF) [<xref rid="R46" ref-type="bibr">46</xref>] and Cash-Karp (RKCK) [<xref rid="R47" ref-type="bibr">47</xref>].</p><p id="P44">Conceptually, the <bold>Dormand-Prince</bold> method solves the same system as RK4, <xref ref-type="disp-formula" rid="FD16">Eq. (11)</xref>. The idea behind the adaptive time step is to solve it for two consecutive orders allowing to estimate the total error in the last computed time step. The Butcher tableau [<xref rid="R40" ref-type="bibr">40</xref>] in <xref rid="T3" ref-type="table">Table 3</xref> is used in our implementation. Traditionally the 5<sup>th</sup> order estimate&#x02014;<italic>b<sub>i</sub></italic> values&#x02014;is used and the 6<sup>th</sup> order&#x02014;
<inline-formula><mml:math id="M59" display="inline" overflow="scroll"><mml:msubsup><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x02217;</mml:mo></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> values&#x02014; allow to evaluate the error.</p><p id="P45">The equations are built exactly as for the RK4 method. To evaluate at time <italic>n</italic>+1 the size of the next time step given <italic>V<sub>n</sub></italic><sub>+1</sub> and 
<inline-formula><mml:math id="M60" display="inline" overflow="scroll"><mml:msubsup><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>&#x02217;</mml:mo></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, the method in [<xref rid="R43" ref-type="bibr">43</xref>] is used. The parameters are the tolerance <italic>&#x003b5;</italic> = 10<sup>&#x02212;2</sup>, a <italic>safety</italic> value of 0.9 and the value &#x00394;<sub>0</sub>. &#x00394;<sub>0</sub> consists of the ratio of the error given the previous value or 
<inline-formula><mml:math id="M61" display="inline" overflow="scroll"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>&#x02217;</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub></mml:mfrac></mml:math></inline-formula>. If the step just taken is of size <italic>h</italic> then the next step size is: 
<disp-formula id="FD23"><label>(18)</label><mml:math id="M62" display="block" overflow="scroll"><mml:msubsup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mtext>next</mml:mtext><mml:mi>V</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr columnalign="left"><mml:mtd columnalign="left"><mml:mrow><mml:mn>0.9</mml:mn><mml:mi>h</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x00394;</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mi>&#x003b5;</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>0.2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x00394;</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:mi>&#x003b5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr columnalign="left"><mml:mtd columnalign="left"><mml:mrow><mml:mn>0.9</mml:mn><mml:mi>h</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x00394;</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mi>&#x003b5;</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>0.25</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x00394;</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mi>&#x003b5;</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:math></disp-formula>In the same way a value 
<inline-formula><mml:math id="M63" display="inline" overflow="scroll"><mml:msubsup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mtext>next</mml:mtext><mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is computed. The smallest from both is considered as <italic>h</italic><sub>next</sub>. If any of those is in the first case, where the step size needs to shrink, we discard the present calculation and restart with the new and smaller step size.</p><p id="P46">The implicit <bold>Rosenbrock</bold> method is implemented as described in [<xref rid="R43" ref-type="bibr">43</xref>]. In its most general form the method seeks to solve the following equations given that <italic>&#x003b1;<sub>i,j</sub></italic>, <italic>&#x003b3;</italic>, <italic>&#x003b3;<sub>i,j</sub></italic>, and <italic>q<sub>i</sub></italic> are well chosen constants. We can notice that a Runge&#x02013;Kutta scheme is retrieved by setting <italic>&#x003b3;</italic> = <italic>&#x003b3;<sub>i,j</sub></italic> = 0. In this implementation, it is important to note that <italic>f</italic> is now a vector of two functions, 
<inline-formula><mml:math id="M64" display="inline" overflow="scroll"><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:math></inline-formula> and that the notation <italic>f</italic>(<italic>y<sub>n</sub></italic> + <italic>x</italic>) is used to represent the array 
<inline-formula><mml:math id="M65" display="inline" overflow="scroll"><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:math></inline-formula> which is exactly: 
<disp-formula id="FD24"><label>(19)</label><mml:math id="M66" display="block" overflow="scroll"><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003b2;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003b5;</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">&#x0221e;</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><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>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p><p id="P47">Note that the part 
<inline-formula><mml:math id="M67" display="inline" overflow="scroll"><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003b5;</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">&#x0221e;</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:math></inline-formula> d<italic>a</italic> is constant at each iteration. It is computed separately and is not involved in the method.</p><p id="P48">A formal definition of the general Rosenbrock method of order <italic>s</italic> is that it consists of solving the implicit equations [<xref rid="R43" ref-type="bibr">43</xref>]: 
<disp-formula id="FD25"><label>(20)</label><mml:math id="M68" display="block" overflow="scroll"><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:munderover><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>such&#x000a0;that</mml:mtext><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003b3;</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:msup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:msup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:msup><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003b3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mstyle></mml:math></disp-formula> were <italic>f</italic>&#x02032; denotes the Jacobian matrix, which is: 
<disp-formula id="FD26"><label>(21)</label><mml:math id="M69" display="block" overflow="scroll"><mml:msup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003b2;</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003b2;</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p><p id="P49">We note that in <xref ref-type="disp-formula" rid="FD26">Eq. (21)</xref>, we omitted the term containing the derivative of <italic>I</italic>(<italic>a, t</italic>) in function of <italic>V</italic> and <italic>T</italic>. This is due to the fact that it is dominated by (1 &#x02013; <italic>&#x003b5;<sub>s</sub></italic>)<italic>&#x003b2;</italic>, which is 9 order of magnitudes smaller than the other terms. A final substitution provides a form allowing a few optimizations. Given 
<inline-formula><mml:math id="M70" display="inline" overflow="scroll"><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msubsup><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003b3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003b3;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle></mml:math></inline-formula> the equations become: 
<disp-formula id="FD27"><label>(22)</label><mml:math id="M71" display="block" overflow="scroll"><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>&#x003b3;</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>&#x003b3;</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>21</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mn>21</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>&#x003b3;</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>31</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>32</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mn>31</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mn>32</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>&#x003b3;</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>41</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>42</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>43</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mn>41</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mn>42</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mn>43</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p><p id="P50">Finally, to better control the error it has been shown that we must add for each <italic>g<sub>i</sub></italic> the value 
<inline-formula><mml:math id="M72" display="inline" overflow="scroll"><mml:mi>h</mml:mi><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula> [<xref rid="R43" ref-type="bibr">43</xref>] on the right hand side where <italic>q<sub>ix</sub></italic> are predetermined constants. Note that since <italic>f</italic>&#x02032; is a 2 &#x000d7; 2 matrix and <italic>f</italic> is a 2 &#x000d7; 1 vector, <italic>g<sub>i</sub></italic>s are 2 &#x000d7; 1 vectors.</p><p id="P51">Once the four <italic>g<sub>i</sub></italic>s are computed, we can directly evaluate the next values and the error using only 8 parameters, which we will call <italic>b<sub>i</sub></italic>s and <italic>e<sub>i</sub></italic>s. The next value is thus <italic>y<sub>n</sub></italic><sub>+1</sub> = <italic>y<sub>n</sub></italic> + <italic>b</italic><sub>1</sub><italic>g</italic><sub>1</sub> + <italic>b</italic><sub>2</sub><italic>g</italic><sub>2</sub> + <italic>b</italic><sub>3</sub><italic>g</italic><sub>3</sub> + <italic>b</italic><sub>4</sub><italic>g</italic><sub>4</sub> and its associated error <italic>e</italic> = <italic>e</italic><sub>1</sub><italic>g</italic><sub>1</sub> + <italic>e</italic><sub>2</sub><italic>g</italic><sub>2</sub> + <italic>e</italic><sub>3</sub><italic>g</italic><sub>3</sub> + <italic>e</italic><sub>4</sub><italic>g</italic><sub>4</sub>. All the required parameters are now presented and the values depicted in <xref rid="T4" ref-type="table">Table 4</xref> are used.</p><p id="P52">The main advantage of this technique is the automatic step size adjustment, more so when the equations are stiff. As with Dormand-Prince, an error is computed using two sets of coefficients. The current implementation uses terms of order 4 and 5 to evaluate the error. The next step size is found using <xref ref-type="disp-formula" rid="FD23">Eq. (18)</xref> with two differences. First, the exponents are 1/3 and 1/4 [<xref rid="R43" ref-type="bibr">43</xref>]. Second, the term &#x00394;<sub>0</sub> contains the derivative, formally in that case 
<inline-formula><mml:math id="M73" display="inline" overflow="scroll"><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x00394;</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>30</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula>. As previously if a shrinkage of the step is observed we discard the present step and start again with the smaller value. By limiting a step size increase to at most 1% of the previous one the error induced by the integral appears to become negligible (data not shown).</p></sec></sec><sec id="S15"><title>2.5. A numerical scheme for direct parameter estimation from the multiscale model equations</title><p id="P53">As mentioned in Sec. 2.4.1, the structure of the equations is problematic when trying to use some general fitting methods as canned solvers (e.g., calling the Levenberg-Marquardt [<xref rid="R43" ref-type="bibr">43</xref>] as a canned method). In passing, we briefly show here how the multiscale model equations can be adapted for the fitting of parameter <italic>s</italic> when combined with a full implementation of the Levenberg&#x02013;Marquardt method, without the use of canned solvers. Such a scheme can be generalized for other variables besides <italic>s</italic> and is left for future work that is beyond the scope of this contribution.</p><p id="P54">Briefly stated, the main idea for the development of a new parameter fitting scheme that should be more flexible than what was used in [<xref rid="R18" ref-type="bibr">18</xref>], which utilized Levenberg-Marquardt as a canned method, is how the the derivatives of <italic>T</italic> and <italic>V</italic> with respect to <italic>s</italic> can be evaluated. As schemes to solve 
<inline-formula><mml:math id="M74" display="inline" overflow="scroll"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula> and 
<inline-formula><mml:math id="M75" display="inline" overflow="scroll"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula> being already implemented, we can notice that 
<inline-formula><mml:math id="M76" display="inline" overflow="scroll"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula> and 
<inline-formula><mml:math id="M77" display="inline" overflow="scroll"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula> can be determined and thereafter solved with the already implemented schemes. Those values are exactly: 
<disp-formula id="FD28"><label>(23a)</label><mml:math id="M78" display="block" overflow="scroll"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003b2;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD29"><label>(23b)</label><mml:math id="M79" display="block" overflow="scroll"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003b5;</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">&#x0221e;</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula> where: 
<disp-formula id="FD30"><label>(24)</label><mml:math id="M80" display="block" overflow="scroll"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr columnalign="left"><mml:mtd columnalign="left"><mml:mrow><mml:mi>&#x003b2;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x003b4;</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr columnalign="left"><mml:mtd columnalign="left"><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003b4;</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula>Let us note that the partial derivative of <italic>R</italic>(<italic>a, t</italic>) is 0 and thus ignored.</p><p id="P55">These equations can be directly integrated in the previously discussed schemes since they are working on a set of ODEs in parallel. Practically, we need to increase the dimensions of the vector <italic>f</italic>, defined in subsection 2.4.4, to include those new equations. We now need to solve for 
<inline-formula><mml:math id="M81" display="inline" overflow="scroll"><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. The only additional variable to be inserted is a tolerance on the error of the fitting. In section 3.6, we report on a successful proof of concept for the new parameter fitting scheme that was briefly outlined here and will be fully dealt with in future work.</p></sec></sec><sec id="S16"><title>3. Results</title><p id="P56">All the methods are implemented in Python3 using the SciPy library. The implementations are freely available at <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="http://www.cs.bgu.ac.il/~dbarash/HCVnumerics">http://www.cs.bgu.ac.il/~dbarash/HCVnumerics</ext-link>. The default implementation in SciPy of an ordinary differential equation solver leverages ODEPACK [<xref rid="R48" ref-type="bibr">48</xref>] and is referred to as the canned solver <italic>Default</italic>. For this entire section, we used the parameters from [<xref rid="R18" ref-type="bibr">18</xref>] and shown in Table. 5. The parameters that are changed through the results are the number of days, the size <italic>h</italic> of the steps for the ODEs, and the size <italic>h<sub>a</sub></italic> of the steps for computing the integral. In the case of adaptive methods we bound the stepsize by <italic>h</italic> as minimum and <italic>h<sub>a</sub></italic> as maximum.</p><sec id="S17"><title>3.1. Limitation of the short-term approximation</title><p id="P57">The short-term approximation is shown in <xref rid="F1" ref-type="fig">Fig. 1a</xref> in blue. The results are shown for only two days since the behaviour is smooth and conserved on longer time scales in agreement with previous results (Fig. 2A in [<xref rid="R18" ref-type="bibr">18</xref>]). It is clear that after twelve hours the value converges far from the PDE model solution (the PDE model solution is computed by the canned solver <italic>Default</italic> implementation as described at the beginning of the section). This is expected since the effect of the treatment on the infection rate is not taken into account. The analysis will therefore focus on the long-term approximation.</p></sec><sec id="S18"><title>3.2. Limitation of the long-term approximation</title><p id="P58">In [<xref rid="R36" ref-type="bibr">36</xref>] it is hypothesized that &#x0201c;<italic>The long-term approximation is</italic>
<bold><italic>an underestimate</italic></bold>
<italic>of the PDE model solution since some infection events are being ignored. However, with realistic parameters characteristic of potent therapy, the difference between them is very small</italic>.&#x0201d; <xref rid="F1" ref-type="fig">Fig. 1b</xref> depicts the result of our scheme, measuring the difference between the long-term approximation and the solution of the multiscale PDE model (Figure 2B in [<xref rid="R18" ref-type="bibr">18</xref>]). We show that the long-term approximation is converging to a number with the numerical solution and we are indeed obtaining that the long-term approximation is an underestimate of the PDE model solution (as the difference between the long term approximation and the solution of the PDE model is negative). The difference of less than 0.01 that we are obtaining is very small compared to the y-axis units shown in Figure 1 of [<xref rid="R36" ref-type="bibr">36</xref>]. Therefore we are actually viewing in <xref rid="F1" ref-type="fig">Fig. 1b</xref> this small effect that was inferred in [<xref rid="R36" ref-type="bibr">36</xref>] regarding the long-term approximation. This limitation of the long-term approximation is worthwhile mentioning although it is less severe than the limitation of the short-term approximation. Therefore in practice, the long-term approximation is favored over the short-term approximation, although the numerical solution offers an attractive alternative to analytical approximations and could be easier to adjust when introducing changes to the model.</p></sec><sec id="S19"><title>3.3. The multiscale model equations are stiff</title><p id="P59">A significant observation that can be inferred already when starting to experiment with the multiscale model equations by numerical solutions is their stiffness, or how they can be numerically unstable even with a small stepsize. The most straightforward numerical method to implement is forward Euler, described in Sec. 2.4.2, followed by RK4 discussed in Sec. 2.4.3. An implicit version of RK4 in the same section is the Gauss-Legendre method. With small time-steps, the quality of the results is similar between all methods. But as we increase the size of the steps, the instability of the equations can be observed as show in <xref rid="F2" ref-type="fig">Fig. 2</xref> over 20 days. Both forward Euler and RK4 quickly diverge from the long-term approximation, which is close to the numerical solution as shown previously. On the other hand the implicit method of second order Gauss-Legendre that belongs to the Runge-Kutta family tends to the correct solution.</p></sec><sec id="S20"><title>3.4. The problems encountered when using a canned solver for the numerical equations</title><p id="P60">Without taking a detailed examiniation of the equations, a straight-forward strategy that is simple to implement and pursue is the utilization of a canned solver (an ODE solver called from by a command within a program that is written in a higher level language such as Matlab and Mathematica, or Python). Those canned solvers solve the equations automatically, determining the time steps given a tolerance provided by the user (only initial and extremal values for the time step can be given). However, a restriction of such a strategy is that the equations need to be self contained in a set of ODEs without additional integrals that may complicate the matter, as discussed in Sec. 2.4.1. The integral term 
<inline-formula><mml:math id="M82" display="inline" overflow="scroll"><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003b5;</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">&#x0221e;</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:math></inline-formula> d<italic>a</italic> cannot be solved analytically and thus a numerical approach must be used. Doing so requires to know for which times <italic>t</italic> the values of <italic>V</italic> and <italic>T</italic> are known, and what they are. Such a scheme is incompatible with the canned solver strategy. A workaround to not fully implement a solver within a program is therefore to use a canned solver for small increments of times <italic>h</italic> and after each iteration, compute the integral again. We illustrate this approach in <xref rid="F3" ref-type="fig">Fig. 3</xref> and it is the strategy used to evaluate the system with what we call a <italic>Default</italic> method. This is not sustainable for long time intervals as the number of iterations grows quickly and defeats the purpose of the implementation of advanced ODE solvers that utilize multistep methods or adaptive timestep methods. In this strategy, there is no advantage in using in the canned solver a sophisticated multistep method such as the Backward Differentiation Formula (BDF) or the Rosenbrock method that are especially suited for stiff equations because of the small time increments that do not provide a chance to exploit the advanced method used in the canned solver.</p><p id="P61">In contrast, a full implementation of the Rosen-brock method gives full access to the error term. With that information, a more subtle integration of the problematic integral is performed as shown in <xref rid="F4" ref-type="fig">Fig. 4</xref>. There are two main differences. First, we need to keep track of the times at which the ODE system is solved in the array 
<inline-formula><mml:math id="M83" display="inline" overflow="scroll"><mml:mi mathvariant="normal">&#x02110;</mml:mi></mml:math></inline-formula>, which is required to compute the integral since those are not fixed anymore. Second, after each iteration we use the known error to modify if possible the time step <italic>h</italic> to potentially decrease the number of required iterations. This is shown to be a successful strategy as presented in <xref rid="T6" ref-type="table">Table 6</xref>.</p></sec><sec id="S21"><title>3.5. Advantages of implicit adaptive stepsize methods</title><p id="P62">As previously explained, the integral term (1 &#x02013; <italic>&#x003b5;<sub>s</sub></italic>) 
<inline-formula><mml:math id="M84" display="inline" overflow="scroll"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">&#x0221e;</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:math></inline-formula> d<italic>a</italic> impedes the use of adaptive stepsize in the canned solvers. Such methods are essential to allow fast computations of complex models like ours. We present in Table. 6 the number of iterations computed using the Rosenbrock and Dormand-Prince methods, shown in Sec. 2.4.4, in comparison with the default canned method for three different values of <italic>h</italic> and <italic>h<sub>a</sub></italic>. With the smallest step-size, the Rosenbrock method is more than nine times as efficient as the default canned method, giving results of similar accuracy as shown in <xref rid="F5" ref-type="fig">Fig. 5</xref> and with simulations extended to 14 days. This is crucial since the methods with fixed stepsize can take up to tens of seconds per day of simulation with <italic>h</italic> = 0.001 and <italic>h<sub>a</sub></italic> = 0.01. Under those conditions a nine-fold increase in speed, through the decrease in the number of iterations, provides a much needed advantage when testing large number of parameters over long time periods. This is the main inference from Table. 6, showing the advantage of adaptive stepsize methods. Interestingly, with the highest value of <italic>h</italic>, the Rosenbrock method takes proportionately additional steps. This is due to the greediness of the stepsize adjustment, which when increased too quickly (thereby inducing a large error) backtracks and starts again with a smaller value. The Dormand-Prince adaptive stepsize method performs somewhat better than the Rosenbrock method in terms of number of iterations but is vulnerable to the stiffness of the multiscale model equations, as elaborated below.</p><p id="P63">Simpler methods than Rosenbrock exist with adaptive stepsize. A well used scheme is the Dormand-Prince method that was described in Sec. 2.4.4. The latter is an explicit method, while Rosenbrock is implicit, and therefore Dormand-Prince is vulnerable to the stiffness of the equations. We show in <xref rid="F5" ref-type="fig">Fig. 5</xref> that with a modest increase in the stepsize <italic>h</italic> the Dormand-Prince method already converges to the wrong value compared to the default method and the Rosenbrock method. We note that Rosenbrock needs almost a third of the number of iterations as the <italic>Default</italic> method in that case with similar results.</p></sec><sec id="S22"><title>3.6. Parameter estimation example performed directly from the multiscale model equations</title><p id="P64">In sub-section 2.5, we briefly sketched an idea for a new strategy that performs flexible parameter fitting and is in line with our overall strategy to tackle the problematic issues with the integral mentioned in sub-section 2.4.1. As a proof of concept, to evaluate our method, we generated an ensemble of data points over one day with our implementation of the Rosenbrock method and the parameters in <xref rid="T5" ref-type="table">Table 5</xref>.</p><p id="P65">We then applied our implementation of the Levenberg&#x02013;Marquardt method with different starting points for the parameter <italic>s</italic>, which can not be recovered when using the long-term approximation. Using 20 values of <italic>s</italic> equally distributed in [0, 2<italic>s</italic>] we observed that in all cases the method converged to the correct value of <italic>s</italic> used to generate the data points, inside the provided tolerance on the error of 0.001.</p></sec></sec><sec id="S23"><title>4. Conclusions</title><p id="P66">A viral dynamic model that considers intracellular viral RNA replication, namely an age-structured PDE multiscale model, has been recently put forth to study viral hepatitis dynamics during antiviral therapy [<xref rid="R18" ref-type="bibr">18</xref>, <xref rid="R36" ref-type="bibr">36</xref>, <xref rid="R4" ref-type="bibr">4</xref>]. This type of model is more complicated to solve than previous models. The seminal works that introduce the age-based multiscale model are predominant by analytical approximations, with some numerical solutions that are either based on simple first-order methods or canned solvers (ODE solvers used in higher level languages such as Matlab and Mathematica, or Python). Neither of these numerical solutions are satisfactory for realistic simulations of several days of infection and therapy in terms of accuracy, efficiency and stability.</p><p id="P67">Analytical approximations to the multiscale model have limitations. The short-term approximation holds for only half a day and the long-term approximation is an underestimate of the PDE model solution, which was anticipated in [<xref rid="R36" ref-type="bibr">36</xref>] because some infection events are being ignored with this analytical approximation. By experimenting with numerical solutions, one can observe that the governing differential equations are stiff and therefore advanced numerical methods are needed. First-order methods with fixed stepsize or alternatively, the use of canned solvers, do not offer a comprehensive solution treatment to the model and are limited in scope. For example, in the multiscale model, there is an integral term that needs to be computed at each time step depending on previous iterations, which is inadequately done by canned solvers. Higher-order methods with adaptive stepsize are offering a considerable improvement in terms of both accuracy and efficiency. An implicit higher-order method with adaptive stepsize was found to be the most stable, in addition to being the most accurate and efficient among the various methods being compared that are adequate for this model. As a byproduct, the overall strategy of using fully implemented numerical schemes applied directly on the multiscale model equations allows parameter estimation of the full multiscale model.</p><p id="P68">Although it is expected that the Rosenbrock mehod remains competitive for this application, other methods that might be advantageous in some ways could still be tried. Among them is the Backward Differentiation Formula (BDF), which is an implicit method belonging to the class of linear multistep methods that have been used for the solution of stiff differential equations, or other variants of Diagonally Implicit Runge-Kutta (DIRK) that are described in [<xref rid="R49" ref-type="bibr">49</xref>]. In these other DIRK variants, one nonlinear system has to be solved per step, whereas Rosenbrock schemes are derived by linearizing a DIRK method, resulting in schemes where only a linear system has to be solved per step. Therefore the cost of time should be lower, but larger time integration errors in the Rosenbrock schemes might arise, leaving the possibility that some of these other DIRK variants might also be competitive in their accuracy. Nevertheless, the Rosenbrock method is expected to remain attractive for solving the multiscale model numerically because of its efficiency.</p></sec></body><back><ack id="S24"><p>The research was supported in part by the U.S. National Institute of Health (NIH) grant R01-AI078881. VR is funded by Azrieli and FQRNT post-doctoral fellowships. The authors would like to thank Libin Rong and Daniel Coffield for providing the initial code of the multiscale model.</p></ack><fn-group><fn id="FN2"><p content-type="publisher-disclaimer">This is a PDF file of an unedited manuscript that has been accepted for publication. As a service to our customers we are providing this early version of the manuscript. The manuscript will undergo copyediting, typesetting, and review of the resulting proof before it is published in its final citable form. Please note that during the production process errors may be discovered which could affect the content, and all legal disclaimers that apply to the journal pertain.</p></fn><fn id="FN3"><p>Preprint submitted to Mathematical Biosciences</p></fn></fn-group><app-group><title>Appendices</title><app id="APP1"><title>Appendix A. Method of characteristics</title><sec id="S25"><title><italic>Appendix A.1.</italic> R(a, t)</title><p id="P69">We have the relation
<disp-formula id="FD31"><label>(25)</label><mml:math id="M85" display="block" overflow="scroll"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula>The method of characteristics consists of finding a parametrization of <italic>a</italic> and <italic>t</italic> in <italic>&#x003c4;</italic> such that the coefficient of their respective derivatives allows to combine them as such: 
<disp-formula id="FD32"><mml:math id="M86" display="block" overflow="scroll"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</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>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p><p id="P70">In this case, they are at <italic>a &#x02212; t</italic> = <italic>k</italic>, for <italic>k</italic> a constant.</p></sec><sec id="S26"><title><italic>Appendix A.2.</italic> a &#x02265; <italic>t</italic></title><p id="P71">The parametrization in <italic>&#x003c4;</italic> is such that 
<inline-formula><mml:math id="M87" display="inline" overflow="scroll"><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>:</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mover><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mover><mml:mi>a</mml:mi></mml:math></inline-formula> and 
<inline-formula><mml:math id="M88" display="inline" overflow="scroll"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>:</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mover><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mover><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula>
<disp-formula id="FD33"><label>(26)</label><mml:math id="M89" display="block" overflow="scroll"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>&#x021d2;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD34"><label>(27)</label><mml:math id="M90" display="block" overflow="scroll"><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&#x021d2;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1.</mml:mn></mml:math></disp-formula>Therefore the <xref ref-type="disp-formula" rid="FD31">equations (25)</xref> and (<xref ref-type="disp-formula" rid="FD34">27</xref>) are consistent together. We now have to solve the 
<monospace>ODE</monospace>: 
<disp-formula id="FD35"><mml:math id="M91" display="block" overflow="scroll"><mml:msup><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</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>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p><p id="P72">Using the methods of constants <xref rid="APP2" ref-type="app">Appendix B</xref> we need to solve
<disp-formula id="FD36"><mml:math id="M92" display="block" overflow="scroll"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003b7;</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 mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x021d3;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>u</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003b7;</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 mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>C</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula> which implies that: 
<disp-formula id="FD37"><mml:math id="M93" display="block" overflow="scroll"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</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:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>u</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003b7;</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 mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</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 mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>C</mml:mi><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</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 mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</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 mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>u</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003b7;</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 mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p><p id="P73">In particular, when <italic>&#x003c4;</italic> = 0 we have <italic>R</italic>(<italic>a</italic>(0), <italic>t</italic>(0)) = <italic>R</italic>(<italic>a</italic><sub>0</sub>, 0) = <italic>C</italic> and therefore: 
<disp-formula id="FD38"><mml:math id="M94" display="block" overflow="scroll"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</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 mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</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 mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>u</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003b7;</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 mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p><p id="P74">Given the steady state distribution 
<inline-formula><mml:math id="M95" display="inline" overflow="scroll"><mml:mover accent="true"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, we have as assumption the parametrization (<xref ref-type="disp-formula" rid="FD34">27</xref>) and that 
<inline-formula><mml:math id="M96" display="inline" overflow="scroll"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x021d2;</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> so <italic>R</italic>(<italic>a, t</italic>), <italic>a &#x02265; t</italic> is: 
<disp-formula id="FD39"><mml:math id="M97" display="block" overflow="scroll"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</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 mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</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 mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>u</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003b7;</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 mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p><p id="P75">We will finish by re-writting those equations using the parametrization (<xref ref-type="disp-formula" rid="FD34">27</xref>). First notice that: 
<disp-formula id="FD40"><mml:math id="M98" display="block" overflow="scroll"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</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 mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mi>a</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003b6;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003b6;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>&#x003b6;</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:math></disp-formula> and
<disp-formula id="FD41"><mml:math id="M99" display="block" overflow="scroll"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mi>a</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003b6;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003b6;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>&#x003b6;</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>a</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003b6;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003b6;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>&#x003b6;</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003b6;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003b6;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mi>&#x003b6;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula> therefore
<disp-formula id="FD42"><label>(28)</label><mml:math id="M100" display="block" overflow="scroll"><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</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 mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo></mml:msup><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>a</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003b6;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003b6;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>&#x003b6;</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo></mml:msup><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003b6;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003b6;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>&#x003b6;</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula>Let be 
<inline-formula><mml:math id="M101" display="inline" overflow="scroll"><mml:mi>&#x003c0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003b6;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003b6;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>&#x003b6;</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> then 
<inline-formula><mml:math id="M102" display="inline" overflow="scroll"><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</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 mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003c0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003c0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003c0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003c0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula>
<disp-formula id="FD43"><mml:math id="M103" display="block" overflow="scroll"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003c0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003c0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003c0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003c0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>u</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003b7;</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 mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p><p id="P76">We can use once more the result of <xref ref-type="disp-formula" rid="FD42">Eq. (28)</xref> to arrive at: 
<disp-formula id="FD44"><mml:math id="M104" display="block" overflow="scroll"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003c0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003c0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003c0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003c0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003c0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003c0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD45"><mml:math id="M105" display="block" overflow="scroll"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003c0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003c0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003c0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003c0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003c0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003c0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD46"><mml:math id="M106" display="block" overflow="scroll"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003c0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003c0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003c0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003c0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:math></disp-formula></p><p id="P77">Assuming that <italic>&#x003b1;, &#x003c1;</italic> and <italic>&#x003bc;</italic> are constant we can solve the integral: 
<disp-formula id="FD47"><mml:math id="M107" display="block" overflow="scroll"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003c0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003c0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:mfrac><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>a</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mfrac><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mfrac><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mfrac><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p><p id="P78">We thus obtain: 
<disp-formula id="FD48"><mml:math id="M108" display="block" overflow="scroll"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003c0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003c0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p><p id="P79">Let us re-write
<disp-formula id="FD49"><mml:math id="M109" display="block" overflow="scroll"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003c0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003c0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>a</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>&#x003c5;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>&#x003c5;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mfrac><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mfrac><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula> then
<disp-formula id="FD50"><label>(29)</label><mml:math id="M110" display="block" overflow="scroll"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003c0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003c0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p></sec><sec id="S27"><title><italic>Appendix A.3.</italic> a &#x0003c; <italic>t</italic></title><p id="P80">In this case, we have <italic>a</italic> &#x0003c; <italic>t</italic>, then let us parametrize in function of <italic>&#x003c4;</italic> such that 
<inline-formula><mml:math id="M111" display="inline" overflow="scroll"><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>:</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mover><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mover><mml:mi>a</mml:mi></mml:math></inline-formula> and 
<inline-formula><mml:math id="M112" display="inline" overflow="scroll"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>:</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mover><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mover><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula></p><disp-formula id="FD51"><label>(30)</label><mml:math id="M113" display="block" overflow="scroll"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>&#x021d2;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></disp-formula><disp-formula id="FD52"><label>(31)</label><mml:math id="M114" display="block" overflow="scroll"><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&#x021d2;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></disp-formula><p id="P81">The change in conditions is first important in the general equation, where we can notice a change of bounds to the integrals: 
<disp-formula id="FD53"><mml:math id="M115" display="block" overflow="scroll"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><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:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</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 mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</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 mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003b7;</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 mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:math></disp-formula></p><p id="P82">At the boundary condition <italic>R</italic>(<italic>a</italic>(0), <italic>t</italic>(0)) = <italic>R</italic>(0, <italic>t</italic><sub>0</sub>) = 1 (by assumption) and as all the integrals go to zero we have <italic>C</italic> = 1. Let us now notice that the 
<inline-formula><mml:math id="M116" display="inline" overflow="scroll"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</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 mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>a</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003b6;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003b6;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>&#x003b6;</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:math></inline-formula>, which implies that 
<inline-formula><mml:math id="M117" display="inline" overflow="scroll"><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</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 mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x003c0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and we can therefore rewrite
<disp-formula id="FD54"><mml:math id="M118" display="block" overflow="scroll"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x003c0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003c0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>&#x003c0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:math></disp-formula> since 
<inline-formula><mml:math id="M119" display="inline" overflow="scroll"><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003b7;</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 mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003b7;</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 mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>&#x003c0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula>. If we assume that <italic>&#x003b1;</italic>, <italic>&#x003c1;</italic>, <italic>&#x003bc;</italic> are constant we can solve the equations and obtain: 
<disp-formula id="FD55"><mml:math id="M120" display="block" overflow="scroll"><mml:mi>&#x003c0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>a</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</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:mrow></mml:mstyle><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>a</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p><p id="P83">It remains to solve</p><disp-formula id="FD56"><mml:math id="M121" display="block" overflow="scroll"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>&#x003c0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>a</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x003c2;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>&#x003b6;</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula><p id="P84">Combining it all together: 
<disp-formula id="FD57"><label>(32)</label><mml:math id="M122" display="block" overflow="scroll"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mfrac><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p></sec><sec id="S28"><title><italic>Appendix A.4.</italic> R(a, t) <italic>solution</italic></title><p id="P85">Combining the two previous sub-sections, we can obtain the following general closed form for <italic>R</italic>(<italic>a</italic>, <italic>t</italic>): 
<disp-formula id="FD58"><label>(33)</label><mml:math id="M123" display="block" overflow="scroll"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr columnalign="left"><mml:mtd columnalign="left"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr columnalign="left"><mml:mtd columnalign="left"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p></sec></app><app id="APP2"><title>Appendix B. Variation of Constants / Parameters methods</title><p id="P86">Given the 
<monospace>ODE</monospace>: 
<disp-formula id="FD59"><mml:math id="M124" display="block" overflow="scroll"><mml:msup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula> one can solve it as follows: 
<disp-formula id="FD60"><mml:math id="M125" display="block" overflow="scroll"><mml:mfrac><mml:msup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:msup><mml:mi>f</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mi mathvariant="normal">ln</mml:mi><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:msup><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>K</mml:mi><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula>If instead of 0 on the right-hand side there is a function <italic>g</italic>(<italic>x</italic>): 
<disp-formula id="FD61"><mml:math id="M126" display="block" overflow="scroll"><mml:msup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula> then the only thing that changes is the parameter <italic>K</italic>, which is now a function of <italic>x</italic>. Therefore we must solve
<disp-formula id="FD62"><mml:math id="M127" display="block" overflow="scroll"><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x021d2;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula>It follows that
<disp-formula id="FD63"><mml:math id="M128" display="block" overflow="scroll"><mml:msup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:msup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula>The last equation needs to be solved for the specific problem.</p></app></app-group><ref-list><ref id="R1"><label>1</label><element-citation publication-type="book"><collab>World Health Organization</collab><source>Guidelines for the screening, care and treatment of persons with hepatitis C infection</source><publisher-name>World Health Organization</publisher-name><year>2014</year></element-citation></ref><ref id="R2"><label>2</label><element-citation publication-type="journal"><collab>AASLD/IDSA HCV Guidance Panel</collab><article-title>Hepatitis C guidance: AASLD-IDSA recommendations for testing, managing, and treating adults infected with hepatitis C virus</article-title><source>Hepatology</source><volume>62</volume><issue>3</issue><year>2015</year><fpage>932</fpage><lpage>954</lpage><pub-id pub-id-type="pmid">26111063</pub-id></element-citation></ref><ref id="R3"><label>3</label><element-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Rosen</surname><given-names>HR</given-names></name></person-group><article-title>&#x0201c;hep C, where art thou&#x0201d;: What are the remaining (fundable) questions in hepatitis C virus research?</article-title><source>Hepatology</source><volume>65</volume><issue>1</issue><year>2017</year><fpage>341</fpage><lpage>349</lpage><pub-id pub-id-type="pmid">27640881</pub-id></element-citation></ref><ref id="R4"><label>4</label><element-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Guedj</surname><given-names>J</given-names></name><name><surname>Dahari</surname><given-names>H</given-names></name><name><surname>Rong</surname><given-names>L</given-names></name><name><surname>Sansone</surname><given-names>ND</given-names></name><name><surname>Nettles</surname><given-names>RE</given-names></name><name><surname>Cotler</surname><given-names>SJ</given-names></name><name><surname>Layden</surname><given-names>TJ</given-names></name><name><surname>Uprichard</surname><given-names>SL</given-names></name><name><surname>Perelson</surname><given-names>AS</given-names></name></person-group><article-title>Modeling shows that the NS5A inhibitor daclatasvir has two modes of action and yields a shorter estimate of the hepatitis C virus half-life</article-title><source>Proc Natl Acad Sci USA</source><volume>110</volume><year>2013</year><fpage>3991</fpage><lpage>3996</lpage><pub-id pub-id-type="pmid">23431163</pub-id></element-citation></ref><ref id="R5"><label>5</label><element-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Dahari</surname><given-names>H</given-names></name><name><surname>Sainz</surname><given-names>B</given-names></name><name><surname>Perelson</surname><given-names>AS</given-names></name><name><surname>Uprichard</surname><given-names>SL</given-names></name></person-group><article-title>Modeling subgenomic hepatitis C virus RNA kinetics during treatment with alpha interferon</article-title><source>Journal of virology</source><volume>83</volume><issue>13</issue><year>2009</year><fpage>6383</fpage><lpage>6390</lpage><pub-id pub-id-type="pmid">19369346</pub-id></element-citation></ref><ref id="R6"><label>6</label><element-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Dahari</surname><given-names>H</given-names></name><name><surname>Ribeiro</surname><given-names>RM</given-names></name><name><surname>Rice</surname><given-names>CM</given-names></name><name><surname>Perelson</surname><given-names>AS</given-names></name></person-group><article-title>Mathematical modeling of subgenomic hepatitis C virus replication in Huh-7 cells</article-title><source>Journal of virology</source><volume>81</volume><issue>2</issue><year>2007</year><fpage>750</fpage><lpage>760</lpage><pub-id pub-id-type="pmid">17035310</pub-id></element-citation></ref><ref id="R7"><label>7</label><element-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Neumann</surname><given-names>AU</given-names></name><name><surname>Phillips</surname><given-names>S</given-names></name><name><surname>Levine</surname><given-names>I</given-names></name><name><surname>Ijaz</surname><given-names>S</given-names></name><name><surname>Dahari</surname><given-names>H</given-names></name><name><surname>Eren</surname><given-names>R</given-names></name><name><surname>Dagan</surname><given-names>S</given-names></name><name><surname>Naoumov</surname><given-names>NV</given-names></name></person-group><article-title>Novel mechanism of antibodies to hepatitis B virus in blocking viral particle release from cells</article-title><source>Hepatology</source><volume>52</volume><issue>3</issue><year>2010</year><fpage>875</fpage><lpage>885</lpage><pub-id pub-id-type="pmid">20593455</pub-id></element-citation></ref><ref id="R8"><label>8</label><element-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Perelson</surname><given-names>AS</given-names></name></person-group><article-title>Modelling viral and immune system dynamics</article-title><source>Nature Reviews Immunology</source><volume>2</volume><issue>1</issue><year>2002</year><fpage>28</fpage><lpage>36</lpage></element-citation></ref><ref id="R9"><label>9</label><element-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Burg</surname><given-names>D</given-names></name><name><surname>Rong</surname><given-names>L</given-names></name><name><surname>Neumann</surname><given-names>AU</given-names></name><name><surname>Dahari</surname><given-names>H</given-names></name></person-group><article-title>Mathematical modeling of viral kinetics under immune control during primary HIV-1 infection</article-title><source>Journal of Theoretical Biology</source><volume>259</volume><issue>4</issue><year>2009</year><fpage>751</fpage><lpage>759</lpage><pub-id pub-id-type="pmid">19389409</pub-id></element-citation></ref><ref id="R10"><label>10</label><element-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Dahari</surname><given-names>H</given-names></name><name><surname>Shudo</surname><given-names>E</given-names></name><name><surname>Ribeiro</surname><given-names>RM</given-names></name><name><surname>Perelson</surname><given-names>AS</given-names></name></person-group><article-title>Mathematical modeling of HCV infection and treatment</article-title><source>Hepatitis C: Methods and Protocols</source><year>2009</year><fpage>439</fpage><lpage>453</lpage></element-citation></ref><ref id="R11"><label>11</label><element-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Dahari</surname><given-names>H</given-names></name><name><surname>Guedj</surname><given-names>J</given-names></name><name><surname>Perelson</surname><given-names>AS</given-names></name><name><surname>Layden</surname><given-names>TJ</given-names></name></person-group><article-title>Hepatitis C viral kinetics in the era of direct acting antiviral agents and interleukin-28B</article-title><source>Current hepatitis reports</source><volume>10</volume><issue>3</issue><year>2011</year><fpage>214</fpage><lpage>227</lpage><pub-id pub-id-type="pmid">22180724</pub-id></element-citation></ref><ref id="R12"><label>12</label><element-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Snoeck</surname><given-names>E</given-names></name><name><surname>Chanu</surname><given-names>P</given-names></name><name><surname>Lavielle</surname><given-names>M</given-names></name><name><surname>Jacqmin</surname><given-names>P</given-names></name><name><surname>Jonsson</surname><given-names>EN</given-names></name><name><surname>Jorga</surname><given-names>K</given-names></name><name><surname>Goggin</surname><given-names>T</given-names></name><name><surname>Grippo</surname><given-names>J</given-names></name><name><surname>Jumbe</surname><given-names>NL</given-names></name><name><surname>Frey</surname><given-names>N</given-names></name></person-group><article-title>A comprehensive hepatitis C viral kinetic model explaining cure</article-title><source>Clinical Pharmacology &#x00026; Therapeutics</source><volume>87</volume><issue>6</issue><year>2010</year><fpage>706</fpage><lpage>713</lpage><pub-id pub-id-type="pmid">20463660</pub-id></element-citation></ref><ref id="R13"><label>13</label><element-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Dixit</surname><given-names>NM</given-names></name><name><surname>Layden-Almer</surname><given-names>JE</given-names></name><name><surname>Layden</surname><given-names>TJ</given-names></name><name><surname>Perelson</surname><given-names>AS</given-names></name></person-group><article-title>Modelling how ribavirin improves interferon response rates in hepatitis C virus infection</article-title><source>Nature</source><volume>432</volume><issue>7019</issue><year>2004</year><fpage>922</fpage><lpage>924</lpage><pub-id pub-id-type="pmid">15602565</pub-id></element-citation></ref><ref id="R14"><label>14</label><element-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Guedj</surname><given-names>J</given-names></name><name><surname>Perelson</surname><given-names>AS</given-names></name></person-group><article-title>Second-phase hepatitis C virus RNA decline during telaprevir-based therapy increases with drug effectiveness: Implications for treatment duration</article-title><source>Hepatology</source><volume>53</volume><issue>6</issue><year>2011</year><fpage>1801</fpage><lpage>1808</lpage><pub-id pub-id-type="pmid">21384401</pub-id></element-citation></ref><ref id="R15"><label>15</label><element-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Dahari</surname><given-names>H</given-names></name><name><surname>Shteingart</surname><given-names>S</given-names></name><name><surname>Gafanovich</surname><given-names>I</given-names></name><name><surname>Cotler</surname><given-names>SJ</given-names></name><name><surname>D&#x02019;Amato</surname><given-names>M</given-names></name><name><surname>Pohl</surname><given-names>RT</given-names></name><name><surname>Weiss</surname><given-names>G</given-names></name><name><surname>Ashkenazi</surname><given-names>YJ</given-names></name><name><surname>Tichler</surname><given-names>T</given-names></name><name><surname>Goldin</surname><given-names>E</given-names></name><etal/></person-group><article-title>Sustained virological response with intravenous silibinin: individualized IFN-free therapy via real-time modelling of HCV kinetics</article-title><source>Liver International</source><volume>35</volume><issue>2</issue><year>2015</year><fpage>289</fpage><lpage>294</lpage><pub-id pub-id-type="pmid">25251042</pub-id></element-citation></ref><ref id="R16"><label>16</label><element-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Rong</surname><given-names>L</given-names></name><name><surname>Dahari</surname><given-names>H</given-names></name><name><surname>Ribeiro</surname><given-names>RM</given-names></name><name><surname>Perelson</surname><given-names>AS</given-names></name></person-group><article-title>Rapid emergence of protease inhibitor resistance in hepatitis C virus</article-title><source>Science translational medicine</source><volume>2</volume><issue>30</issue><year>2010</year><fpage>30ra32</fpage></element-citation></ref><ref id="R17"><label>17</label><element-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Guedj</surname><given-names>J</given-names></name><name><surname>Dahari</surname><given-names>H</given-names></name><name><surname>Uprichard</surname><given-names>SL</given-names></name><name><surname>Perelson</surname><given-names>AS</given-names></name></person-group><article-title>The hepatitis C virus NS5A inhibitor daclatasvir has a dual mode of action and leads to a new virus half-life estimate</article-title><source>Expert review of gastroenterology &#x00026; hepatology</source><volume>7</volume><issue>5</issue><year>2013</year><fpage>397</fpage><lpage>399</lpage><pub-id pub-id-type="pmid">23899277</pub-id></element-citation></ref><ref id="R18"><label>18</label><element-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Rong</surname><given-names>L</given-names></name><name><surname>Guedj</surname><given-names>J</given-names></name><name><surname>Dahari</surname><given-names>H</given-names></name><name><surname>Coffield</surname><given-names>DJJ</given-names></name><name><surname>Levi</surname><given-names>M</given-names></name><name><surname>Smith</surname><given-names>P</given-names></name><name><surname>Perelson</surname><given-names>AS</given-names></name></person-group><article-title>Analysis of hepatitis C virus decline during treatment with the protease inhibitor danoprevir using a multiscale model</article-title><source>PLOS Comput Biol</source><volume>9</volume><year>2013</year><fpage>e1002959</fpage><pub-id pub-id-type="pmid">23516348</pub-id></element-citation></ref><ref id="R19"><label>19</label><element-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Ho</surname><given-names>DD</given-names></name><name><surname>Neumann</surname><given-names>AU</given-names></name><name><surname>Perelson</surname><given-names>AS</given-names></name><name><surname>Chen</surname><given-names>W</given-names></name><etal/></person-group><article-title>Rapid turnover of plasma virions and CD4 lymphocytes in HIV-1 infection</article-title><source>Nature</source><volume>373</volume><issue>6510</issue><year>1995</year><fpage>123</fpage><pub-id pub-id-type="pmid">7816094</pub-id></element-citation></ref><ref id="R20"><label>20</label><element-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Perelson</surname><given-names>AS</given-names></name><name><surname>Neumann</surname><given-names>AU</given-names></name><name><surname>Markowitz</surname><given-names>M</given-names></name><name><surname>Leonard</surname><given-names>JM</given-names></name><name><surname>Ho</surname><given-names>DD</given-names></name></person-group><article-title>HIV-1 dynamics in vivo: virion clearance rate, infected cell life-span, and viral generation time</article-title><source>Science</source><volume>271</volume><issue>5255</issue><year>1996</year><fpage>1582</fpage><pub-id pub-id-type="pmid">8599114</pub-id></element-citation></ref><ref id="R21"><label>21</label><element-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Ciupe</surname><given-names>SM</given-names></name><name><surname>Ribeiro</surname><given-names>RM</given-names></name><name><surname>Nelson</surname><given-names>PW</given-names></name><name><surname>Dusheiko</surname><given-names>G</given-names></name><name><surname>Perelson</surname><given-names>AS</given-names></name></person-group><article-title>The role of cells refractory to productive infection in acute hepatitis B viral dynamics</article-title><source>Proceedings of the National Academy of Sciences</source><volume>104</volume><issue>12</issue><year>2007</year><fpage>5050</fpage><lpage>5055</lpage></element-citation></ref><ref id="R22"><label>22</label><element-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Dahari</surname><given-names>H</given-names></name><name><surname>Shudo</surname><given-names>E</given-names></name><name><surname>Ribeiro</surname><given-names>RM</given-names></name><name><surname>Perelson</surname><given-names>AS</given-names></name></person-group><article-title>Modeling complex decay profiles of hepatitis B virus during antiviral therapy</article-title><source>Hepatology</source><volume>49</volume><issue>1</issue><year>2009</year><fpage>32</fpage><lpage>38</lpage><pub-id pub-id-type="pmid">19065674</pub-id></element-citation></ref><ref id="R23"><label>23</label><element-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Nowak</surname><given-names>MA</given-names></name><name><surname>Bonhoeffer</surname><given-names>S</given-names></name><name><surname>Hill</surname><given-names>AM</given-names></name><name><surname>Boehme</surname><given-names>R</given-names></name><name><surname>Thomas</surname><given-names>HC</given-names></name><name><surname>McDade</surname><given-names>H</given-names></name></person-group><article-title>Viral dynamics in hepatitis B virus infection</article-title><source>Proceedings of the National Academy of Sciences</source><volume>93</volume><issue>9</issue><year>1996</year><fpage>4398</fpage><lpage>4402</lpage></element-citation></ref><ref id="R24"><label>24</label><element-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Koh</surname><given-names>C</given-names></name><name><surname>Canini</surname><given-names>L</given-names></name><name><surname>Dahari</surname><given-names>H</given-names></name><name><surname>Zhao</surname><given-names>X</given-names></name><name><surname>Uprichard</surname><given-names>SL</given-names></name><name><surname>Haynes-Williams</surname><given-names>V</given-names></name><name><surname>Winters</surname><given-names>MA</given-names></name><name><surname>Subramanya</surname><given-names>G</given-names></name><name><surname>Cooper</surname><given-names>SL</given-names></name><name><surname>Pinto</surname><given-names>P</given-names></name><etal/></person-group><article-title>Oral prenylation inhibition with lonafarnib in chronic hepatitis D infection: a proof-of-concept randomised, double-blind, placebo-controlled phase 2A trial</article-title><source>The Lancet Infectious Diseases</source><volume>15</volume><issue>10</issue><year>2015</year><fpage>1167</fpage><lpage>1174</lpage><pub-id pub-id-type="pmid">26189433</pub-id></element-citation></ref><ref id="R25"><label>25</label><element-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Guedj</surname><given-names>J</given-names></name><name><surname>Rotman</surname><given-names>Y</given-names></name><name><surname>Cotler</surname><given-names>SJ</given-names></name><name><surname>Koh</surname><given-names>C</given-names></name><name><surname>Schmid</surname><given-names>P</given-names></name><name><surname>Albrecht</surname><given-names>J</given-names></name><name><surname>Haynes-Williams</surname><given-names>V</given-names></name><name><surname>Liang</surname><given-names>TJ</given-names></name><name><surname>Hoofnagle</surname><given-names>JH</given-names></name><name><surname>Heller</surname><given-names>T</given-names></name><etal/></person-group><article-title>Understanding early serum hepatitis D virus and hepatitis B surface antigen kinetics during pegylated interferon-alpha therapy via mathematical modeling</article-title><source>Hepatology</source><volume>60</volume><issue>6</issue><year>2014</year><fpage>1902</fpage><lpage>1910</lpage><pub-id pub-id-type="pmid">25098971</pub-id></element-citation></ref><ref id="R26"><label>26</label><element-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Zhang</surname><given-names>J</given-names></name><name><surname>Lipton</surname><given-names>HL</given-names></name><name><surname>Perelson</surname><given-names>AS</given-names></name><name><surname>Dahari</surname><given-names>H</given-names></name></person-group><article-title>Modeling the acute and chronic phases of Theiler murine encephalomyelitis virus infection</article-title><source>Journal of virology</source><volume>87</volume><issue>7</issue><year>2013</year><fpage>4052</fpage><lpage>4059</lpage><pub-id pub-id-type="pmid">23365440</pub-id></element-citation></ref><ref id="R27"><label>27</label><element-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Schiffer</surname><given-names>JT</given-names></name><name><surname>Abu-Raddad</surname><given-names>L</given-names></name><name><surname>Mark</surname><given-names>KE</given-names></name><name><surname>Zhu</surname><given-names>J</given-names></name><name><surname>Selke</surname><given-names>S</given-names></name><name><surname>Magaret</surname><given-names>A</given-names></name><name><surname>Wald</surname><given-names>A</given-names></name><name><surname>Corey</surname><given-names>L</given-names></name></person-group><article-title>Frequent release of low amounts of herpes simplex virus from neurons: results of a mathematical model</article-title><source>Science translational medicine</source><volume>1</volume><issue>7</issue><year>2009</year><fpage>7ra16</fpage></element-citation></ref><ref id="R28"><label>28</label><element-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Dahari</surname><given-names>H</given-names></name><name><surname>Layden-Almer</surname><given-names>JE</given-names></name><name><surname>Kallwitz</surname><given-names>E</given-names></name><name><surname>Ribeiro</surname><given-names>RM</given-names></name><name><surname>Cotler</surname><given-names>SJ</given-names></name><name><surname>Layden</surname><given-names>TJ</given-names></name><name><surname>Perelson</surname><given-names>AS</given-names></name></person-group><article-title>A mathematical model of hepatitis C virus dynamics in patients with high baseline viral loads or advanced liver disease</article-title><source>Gastroenterology</source><volume>136</volume><issue>4</issue><year>2009</year><fpage>1402</fpage><lpage>1409</lpage><pub-id pub-id-type="pmid">19208338</pub-id></element-citation></ref><ref id="R29"><label>29</label><element-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Dahari</surname><given-names>H</given-names></name><name><surname>Major</surname><given-names>M</given-names></name><name><surname>Zhang</surname><given-names>X</given-names></name><name><surname>Mihalik</surname><given-names>K</given-names></name><name><surname>Rice</surname><given-names>CM</given-names></name><name><surname>Perelson</surname><given-names>AS</given-names></name><name><surname>Feinstone</surname><given-names>SM</given-names></name><name><surname>Neumann</surname><given-names>AU</given-names></name></person-group><article-title>Mathematical modeling of primary hepatitis C infection: noncytolytic clearance and early blockage of virion production</article-title><source>Gastroenterology</source><volume>128</volume><issue>4</issue><year>2005</year><fpage>1056</fpage><lpage>1066</lpage><pub-id pub-id-type="pmid">15825086</pub-id></element-citation></ref><ref id="R30"><label>30</label><element-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Neumann</surname><given-names>AU</given-names></name><name><surname>Lam</surname><given-names>NP</given-names></name><name><surname>Dahari</surname><given-names>H</given-names></name><name><surname>Gretch</surname><given-names>DR</given-names></name><name><surname>Wiley</surname><given-names>TE</given-names></name><name><surname>Layden</surname><given-names>TJ</given-names></name><name><surname>Perelson</surname><given-names>AS</given-names></name></person-group><article-title>Hepatitis C viral dynamics in vivo and the antiviral efficacy of interferon-<italic>&#x003b1;</italic> therapy</article-title><source>Science</source><volume>282</volume><year>1998</year><fpage>103</fpage><lpage>107</lpage><pub-id pub-id-type="pmid">9756471</pub-id></element-citation></ref><ref id="R31"><label>31</label><element-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Baccam</surname><given-names>P</given-names></name><name><surname>Beauchemin</surname><given-names>C</given-names></name><name><surname>Macken</surname><given-names>CA</given-names></name><name><surname>Hayden</surname><given-names>FG</given-names></name><name><surname>Perelson</surname><given-names>AS</given-names></name></person-group><article-title>Kinetics of influenza A virus infection in humans</article-title><source>Journal of virology</source><volume>80</volume><issue>15</issue><year>2006</year><fpage>7590</fpage><lpage>7599</lpage><pub-id pub-id-type="pmid">16840338</pub-id></element-citation></ref><ref id="R32"><label>32</label><element-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Pawelek</surname><given-names>KA</given-names></name><name><surname>Huynh</surname><given-names>GT</given-names></name><name><surname>Quinlivan</surname><given-names>M</given-names></name><name><surname>Cullinane</surname><given-names>A</given-names></name><name><surname>Rong</surname><given-names>L</given-names></name><name><surname>Perelson</surname><given-names>AS</given-names></name></person-group><article-title>Modeling within-host dynamics of influenza virus infection including immune responses</article-title><source>PLoS Comput Biol</source><volume>8</volume><issue>6</issue><year>2012</year><fpage>e1002588</fpage><pub-id pub-id-type="pmid">22761567</pub-id></element-citation></ref><ref id="R33"><label>33</label><element-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Beauchemin</surname><given-names>CA</given-names></name><name><surname>Handel</surname><given-names>A</given-names></name></person-group><article-title>A review of mathematical models of influenza A infections within a host or cell culture: lessons learned and challenges ahead</article-title><source>BMC public health</source><volume>11</volume><issue>1</issue><year>2011</year><fpage>S7</fpage></element-citation></ref><ref id="R34"><label>34</label><element-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Madelain</surname><given-names>V</given-names></name><name><surname>Oestereich</surname><given-names>L</given-names></name><name><surname>Graw</surname><given-names>F</given-names></name><name><surname>Nguyen</surname><given-names>THT</given-names></name><name><surname>De Lamballerie</surname><given-names>X</given-names></name><name><surname>Mentr&#x000e9;</surname><given-names>F</given-names></name><name><surname>G&#x000fc;nther</surname><given-names>S</given-names></name><name><surname>Guedj</surname><given-names>J</given-names></name></person-group><article-title>Ebola virus dynamics in mice treated with favipiravir</article-title><source>Antiviral research</source><volume>123</volume><year>2015</year><fpage>70</fpage><lpage>77</lpage><pub-id pub-id-type="pmid">26343011</pub-id></element-citation></ref><ref id="R35"><label>35</label><element-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Guedj</surname><given-names>J</given-names></name><name><surname>Neumann</surname><given-names>AU</given-names></name></person-group><article-title>Understanding hepatitis C viral dynamics with direct-acting antiviral agents due to the interplay between intracellular replication and cellular infection dynamics</article-title><source>J Theor Biol</source><volume>267</volume><year>2010</year><fpage>330</fpage><lpage>340</lpage><pub-id pub-id-type="pmid">20831874</pub-id></element-citation></ref><ref id="R36"><label>36</label><element-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Rong</surname><given-names>L</given-names></name><name><surname>Perelson</surname><given-names>AS</given-names></name></person-group><article-title>Mathematical analysis of multiscale models for hepatitis C virus dynamics under therapy with direct-acting antiviral agents</article-title><source>Math Biosci</source><volume>245</volume><year>2013</year><fpage>22</fpage><lpage>30</lpage><pub-id pub-id-type="pmid">23684949</pub-id></element-citation></ref><ref id="R37"><label>37</label><element-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Weickert</surname><given-names>J</given-names></name><name><surname>ter Haar Romeny</surname><given-names>B</given-names></name><name><surname>Viergever</surname><given-names>M</given-names></name></person-group><article-title>Efficient and reliable schemes for nonlinear diffusion filtering</article-title><source>IEEE Trans Imag Proc</source><volume>7</volume><year>1998</year><fpage>398</fpage><lpage>410</lpage></element-citation></ref><ref id="R38"><label>38</label><element-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Barash</surname><given-names>D</given-names></name><name><surname>Israeli</surname><given-names>M</given-names></name><name><surname>Kimmel</surname><given-names>R</given-names></name></person-group><article-title>An accurate operator splitting scheme for nonlinear diffusion filtering, in: Proceedings of the 3rd International Conference on ScaleSpace and Morphology, LNCS Series, Springer-Verlag, 2001, pp</article-title><fpage>281</fpage><lpage>289</lpage></element-citation></ref><ref id="R39"><label>39</label><element-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Barash</surname><given-names>D</given-names></name></person-group><article-title>Nonlinear diffusion filtering on extended neighborhood</article-title><source>Appl Num Math</source><volume>52</volume><year>2005</year><fpage>1</fpage><lpage>11</lpage></element-citation></ref><ref id="R40"><label>40</label><element-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Dormand</surname><given-names>J</given-names></name><name><surname>Prince</surname><given-names>P</given-names></name></person-group><article-title>A family of embedded Runge-Kutta formulae</article-title><source>J Comp Appl Math</source><volume>6</volume><year>1980</year><fpage>19</fpage><lpage>26</lpage></element-citation></ref><ref id="R41"><label>41</label><element-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Rosenbrock</surname><given-names>H</given-names></name></person-group><article-title>Some general implicit processes for the numerical solution of differential equations</article-title><source>Comp J</source><volume>5</volume><year>1963</year><fpage>329</fpage><lpage>330</lpage></element-citation></ref><ref id="R42"><label>42</label><element-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Reinharz</surname><given-names>V</given-names></name><name><surname>Churkin</surname><given-names>A</given-names></name><name><surname>Dahari</surname><given-names>H</given-names></name><name><surname>Barash</surname><given-names>D</given-names></name></person-group><article-title>A robust and efficient numerical method for RNA-mediated viral dynamics</article-title><source>Front Appl Math Stat</source><volume>3</volume><year>2017</year><fpage>20</fpage></element-citation></ref><ref id="R43"><label>43</label><element-citation publication-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Press</surname><given-names>WH</given-names></name><name><surname>Teukolsky</surname><given-names>SH</given-names></name><name><surname>Vetterling</surname><given-names>WT</given-names></name><name><surname>Flannery</surname><given-names>BP</given-names></name></person-group><source>Numerical Recipes in C</source><edition>2nd</edition><publisher-name>Cambridge University Press</publisher-name><year>1997</year></element-citation></ref><ref id="R44"><label>44</label><element-citation publication-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Iserles</surname><given-names>A</given-names></name></person-group><source>A First Course in the Numerical Analysis of Differential Equations</source><edition>2nd</edition><publisher-name>Cambridge University Press</publisher-name><year>2008</year></element-citation></ref><ref id="R45"><label>45</label><element-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>N&#x000f8;rsett</surname><given-names>SP</given-names></name><name><surname>Wolfbrandt</surname><given-names>A</given-names></name></person-group><article-title>Order conditions for Rosenbrock type methods</article-title><source>Numerische Mathematik</source><volume>32</volume><issue>1</issue><year>1979</year><fpage>1</fpage><lpage>15</lpage></element-citation></ref><ref id="R46"><label>46</label><element-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Fehlberg</surname><given-names>E</given-names></name></person-group><article-title>Low-order classical Runge-Kutta formulas with step size control and their application to some heat transfer problems</article-title><source>Tech rep, NASA Technical Report 315</source><year>1969</year></element-citation></ref><ref id="R47"><label>47</label><element-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Cash</surname><given-names>J</given-names></name><name><surname>Karp</surname><given-names>A</given-names></name></person-group><article-title>A variable order Runge-Kutta method for initial value problems with rapidly varying right-hand sides</article-title><source>ACM Trans Math Software</source><volume>16</volume><year>1990</year><fpage>201</fpage><lpage>222</lpage></element-citation></ref><ref id="R48"><label>48</label><element-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Hindmarsh</surname><given-names>AC</given-names></name></person-group><article-title>ODEPACK, a systematized collection of ODE solvers</article-title><source>IMACS Trans Sci Comp</source><volume>1</volume><year>1983</year><fpage>55</fpage><lpage>64</lpage></element-citation></ref><ref id="R49"><label>49</label><element-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Bijl</surname><given-names>H</given-names></name><name><surname>Birken</surname><given-names>P</given-names></name><name><surname>Meister</surname><given-names>A</given-names></name><name><surname>van Zuijlen</surname><given-names>A</given-names></name></person-group><article-title>A comparison of the efficiency of Rosenbrock and DIRK variants</article-title><source>Proc Appl Math Mech</source><volume>12</volume><year>2012</year><fpage>675</fpage><lpage>676</lpage></element-citation></ref></ref-list></back><floats-group><fig id="F1" orientation="portrait" position="float"><label>Figure 1</label><caption><p>The parameters are <italic>h</italic> = 0.001, <italic>h<sub>a</sub></italic> = 0.01, and over two days.</p><p>(a) The log values of the long-term and short-term approximation are shown compared to the PDE solution using the canned method (<italic>Default</italic>). The convergence close to the long-term approximation can be observed.</p><p>(b) We observe the underestimation of the PDE equations by the long-term approximation.</p></caption><graphic xlink:href="nihms954661f1"/></fig><fig id="F2" orientation="portrait" position="float"><label>Figure 2</label><caption><p>Under the parameter values <italic>ht</italic> = 1, <italic>ha</italic> = 1, and over 20 days, the model equations are shown to be stiff. Both forward Euler and RK4 diverge quickly. Gauss-Legendre (implicit method) is correcting itself and moving towards the desired solution that utilizes small stepsize.</p></caption><graphic xlink:href="nihms954661f2"/></fig><fig id="F3" orientation="portrait" position="float"><label>Figure 3</label><caption><title>Canned method flow</title><p>When using the canned solver, the production of free virus depends on all preceding time steps. The canned solver to solve the ODE must therefore be called with a small time step <italic>h</italic> and use that value to reevaluate the integral before the next iteration. This strategy does not allow to exploit the benefits of the specialized method that is used within the canned solver.</p></caption><graphic xlink:href="nihms954661f3"/></fig><fig id="F4" orientation="portrait" position="float"><label>Figure 4</label><caption><title>Rosenbrock implementation flow</title><p>The full implementation of the method gives us the error, 
<monospace>err</monospace>, at each time step. Doing so allows to vary the size of the step <italic>h</italic>. We keep track of the time steps necessary to compute the integral in an auxiliary array 
<inline-formula><mml:math id="M129" display="inline" overflow="scroll"><mml:mi mathvariant="normal">&#x02110;</mml:mi></mml:math></inline-formula> (initialized at the beginning to an empty set) to take full advantage of the adaptive step sizes.</p></caption><graphic xlink:href="nihms954661f4"/></fig><fig id="F5" orientation="portrait" position="float"><label>Figure 5</label><caption><p>Adaptive time step stability with parameters <italic>ht</italic> = 0.01, <italic>ha</italic> = 0.1, and over two days. Rosenbrock and the canned solver (<italic>Default</italic>) converge to the same solution while Dormand-Prince does not converge to the right solution.</p></caption><graphic xlink:href="nihms954661f5"/></fig><table-wrap id="T1" position="float" orientation="portrait"><label>Table 1</label><caption><p>Butcher tableau for Runge&#x02013;Kutta 4th order</p></caption><table frame="void" rules="none"><thead><tr><th valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"><italic>q<sub>i</sub></italic></th><th valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"/><th colspan="2" valign="top" align="center" rowspan="1"><italic>a<sub>ij</sub></italic></th><th valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"/></tr></thead><tbody><tr><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">0</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"/><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"/><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"/><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">1/2</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">1/2</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"/><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"/><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">1/2</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">0</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">1/2</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"/><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">1</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">0</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">0</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">1</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td colspan="5" valign="bottom" align="center" rowspan="1">
<hr/></td></tr><tr><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"><italic>b<sub>i</sub></italic>=</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">1/6</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">1/3</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">1/3</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">1/3</td></tr></tbody></table></table-wrap><table-wrap id="T2" position="float" orientation="portrait"><label>Table 2</label><caption><p>Butcher tableau for Gauss-Legendre</p></caption><table frame="void" rules="none"><thead><tr><th valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"><italic>q<sub>i</sub></italic></th><th colspan="2" valign="top" align="center" rowspan="1"><italic>a<sub>i,j</sub></italic></th></tr></thead><tbody><tr><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">
<mml:math id="M133" display="inline" overflow="scroll"><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msqrt><mml:mn>3</mml:mn></mml:msqrt><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>6</mml:mn></mml:math></td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">1/4</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">
<mml:math id="M134" display="inline" overflow="scroll"><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msqrt><mml:mn>3</mml:mn></mml:msqrt><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>6</mml:mn></mml:math></td></tr><tr><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">
<mml:math id="M130" display="inline" overflow="scroll"><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msqrt><mml:mn>3</mml:mn></mml:msqrt><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>6</mml:mn></mml:math></td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">
<mml:math id="M131" display="inline" overflow="scroll"><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msqrt><mml:mn>3</mml:mn></mml:msqrt><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>6</mml:mn></mml:math></td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">1/4</td></tr><tr><td colspan="3" valign="bottom" align="center" rowspan="1">
<hr/></td></tr><tr><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"><italic>b<sub>i</sub></italic> =</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">1/2</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">1/2</td></tr></tbody></table></table-wrap><table-wrap id="T3" position="float" orientation="portrait"><label>Table 3</label><caption><p>Butcher tableau Dormand-Prince</p></caption><table frame="void" rules="none"><thead><tr><th valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"><italic>q<sub>i</sub></italic></th><th valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"/><th valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"/><th colspan="2" valign="top" align="center" rowspan="1"><italic>a<sub>i,j</sub></italic></th><th valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"/><th valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"/><th valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"/></tr></thead><tbody><tr><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">0</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"/><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"/><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"/><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"/><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"/><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"/><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">1/5</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">1/5</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"/><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"/><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"/><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"/><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"/><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">3/10</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">3/40</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">9/40</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"/><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"/><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"/><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"/><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">4/5</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">44/45</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">&#x02212;56/15</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">32/9</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"/><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"/><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"/><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">8/9</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">19372/6561</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">25360/2187</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">64448/6561</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">212/729</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"/><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"/><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">1</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">9017/3168</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">355/33</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">46732/5247</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">49/176</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">5103/18656</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"/><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">1</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">35/384</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">0</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">500/1113</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">125/192</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">2187/6784</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">11/84</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td colspan="8" valign="bottom" align="center" rowspan="1">
<hr/></td></tr><tr><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"><italic>b<sub>i</sub></italic></td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">35/384</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">0</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">500/1113</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">125/192</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">2187/6784</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">11/84</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">0</td></tr><tr><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">
<mml:math id="M132" display="inline" overflow="scroll"><mml:msubsup><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x02217;</mml:mo></mml:msubsup></mml:math></td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">5179/57600</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">0</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">7571/16695</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">393/640</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">92097/339200</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">187/2100</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">1/40</td></tr></tbody></table></table-wrap><table-wrap id="T4" position="float" orientation="portrait"><label>Table 4</label><caption><p>Rosenbrock method parameters</p></caption><table frame="void" rules="none"><tbody><tr><td valign="top" align="left" rowspan="1" colspan="1"><italic>&#x003b3;</italic> = 0.5</td><td valign="top" align="left" rowspan="1" colspan="1"><italic>a</italic><sub>21</sub> = 2.0</td><td valign="top" align="left" rowspan="1" colspan="1"><italic>a</italic><sub>31</sub> = 48/25</td></tr><tr><td valign="top" align="left" rowspan="1" colspan="1"><italic>a</italic><sub>32</sub> = 6/25</td><td valign="top" align="left" rowspan="1" colspan="1"><italic>q</italic><sub>21</sub> = &#x02212;8</td><td valign="top" align="left" rowspan="1" colspan="1"><italic>q</italic><sub>31</sub> = 372/25</td></tr><tr><td valign="top" align="left" rowspan="1" colspan="1"><italic>q</italic><sub>41</sub> = &#x02212;112/125</td><td valign="top" align="left" rowspan="1" colspan="1"><italic>q</italic><sub>42</sub> = &#x02212;54/125</td><td valign="top" align="left" rowspan="1" colspan="1"><italic>q</italic><sub>43</sub> = &#x02212;2/5</td></tr><tr><td valign="top" align="left" rowspan="1" colspan="1"><italic>b</italic><sub>1</sub> = 19/9</td><td valign="top" align="left" rowspan="1" colspan="1"><italic>b</italic><sub>2</sub> = 1/2</td><td valign="top" align="left" rowspan="1" colspan="1"><italic>b</italic><sub>3</sub> = 25/108</td></tr><tr><td valign="top" align="left" rowspan="1" colspan="1"><italic>b</italic><sub>4</sub> = 125/108</td><td valign="top" align="left" rowspan="1" colspan="1"><italic>e</italic><sub>1</sub> = 17/54</td><td valign="top" align="left" rowspan="1" colspan="1"><italic>e</italic><sub>2</sub> = 7/36</td></tr><tr><td valign="top" align="left" rowspan="1" colspan="1"><italic>e</italic><sub>3</sub> = 0</td><td valign="top" align="left" rowspan="1" colspan="1"><italic>e</italic><sub>4</sub> = 125/108</td><td valign="top" align="left" rowspan="1" colspan="1"><italic>q</italic><sub>1</sub><italic><sub>x</sub></italic> = 1/2</td></tr><tr><td valign="top" align="left" rowspan="1" colspan="1"><italic>q</italic><sub>2</sub><italic><sub>x</sub></italic> = &#x02212;3/2</td><td valign="top" align="left" rowspan="1" colspan="1"><italic>q</italic><sub>3</sub><italic><sub>x</sub></italic> = 121/50</td><td valign="top" align="left" rowspan="1" colspan="1"><italic>q</italic><sub>4</sub><italic><sub>x</sub></italic> = 29/250</td></tr></tbody></table></table-wrap><table-wrap id="T5" position="float" orientation="portrait"><label>Table 5</label><caption><p>The parameters of the model used in all simulations, taken from [<xref rid="R18" ref-type="bibr">18</xref>].</p></caption><table frame="void" rules="groups"><thead><tr><th valign="bottom" align="center" rowspan="1" colspan="1">Parameter</th><th valign="bottom" align="center" rowspan="1" colspan="1">Value</th><th valign="bottom" align="center" rowspan="1" colspan="1">Parameter</th><th valign="bottom" align="center" rowspan="1" colspan="1">Value</th></tr></thead><tbody><tr><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"><italic>s</italic></td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">130000 cells/mL</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"><italic>&#x003b2;</italic></td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">0.00000005 mL day<sup>&#x02212;1</sup> virion<sup>&#x02212;1</sup></td></tr><tr><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"><italic>d</italic></td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">0.01 day<sup>&#x02212;1</sup></td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"><italic>&#x003b4;</italic></td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">0.14 day<sup>&#x02212;1</sup></td></tr><tr><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"><italic>&#x003ba;</italic></td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">6.36</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"><italic>c</italic></td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">22.5 day<sup>&#x02212;1</sup></td></tr><tr><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"><italic>&#x003b1;</italic></td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">40 day<sup>&#x02212;1</sup></td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"><italic>&#x003c1;</italic></td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">7.95 day<sup>&#x02212;1</sup></td></tr><tr><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"><italic>&#x003bc;</italic></td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">1 day<sup>&#x02212;1</sup></td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"><italic>&#x003b3;</italic></td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">0.24 day<sup>&#x02212;1</sup></td></tr><tr><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"><italic>&#x003b5;<sub>s</sub></italic></td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">0.65</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"><italic>&#x003b5;<sub>&#x003b1;</sub></italic></td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">0.997</td></tr></tbody></table></table-wrap><table-wrap id="T6" position="float" orientation="portrait"><label>Table 6</label><caption><p>Number of steps taken by the Dormand&#x02013;Prince (Do.&#x02013;Pr.) and Rosenbrock (Ros.) methods given <italic>h</italic> and <italic>h<sub>a</sub></italic> compared to the number of steps taken with the canned method (<italic>Default</italic>). The results are for a simulation run of 14 days.</p></caption><table frame="void" rules="groups"><thead><tr><th valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"><italic>h</italic></th><th valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1"><italic>h<sub>a</sub></italic></th><th valign="top" align="right" rowspan="1" colspan="1">Ros.</th><th valign="top" align="right" rowspan="1" colspan="1">Do.&#x02013;Pr.</th><th valign="top" align="right" rowspan="1" colspan="1"><italic>Default</italic></th></tr></thead><tbody><tr><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">0.001</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">0.01</td><td valign="top" align="right" rowspan="1" colspan="1">1543</td><td valign="top" align="right" rowspan="1" colspan="1">1403</td><td valign="top" align="right" rowspan="1" colspan="1">14000</td></tr><tr><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">0.005</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">0.05</td><td valign="top" align="right" rowspan="1" colspan="1">582</td><td valign="top" align="right" rowspan="1" colspan="1">295</td><td valign="top" align="right" rowspan="1" colspan="1">2800</td></tr><tr><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">0.01</td><td valign="top" align="center" rowspan="1" colspan="1">0.1</td><td valign="top" align="right" rowspan="1" colspan="1">563</td><td valign="top" align="right" rowspan="1" colspan="1">290</td><td valign="top" align="right" rowspan="1" colspan="1">1400</td></tr></tbody></table></table-wrap><boxed-text id="BX1" position="float" orientation="portrait"><caption><title>Highlights</title></caption><list list-type="bullet" id="L1"><list-item><p>We investigate numerical solutions to the multi-scale model of hepatitis C virus dynamics</p></list-item><list-item><p>We show that the long-term approximation is an underestimate of the PDE model solution</p></list-item><list-item><p>The numerical solution should consider previous iterations of the associated integral in the model, making problematic the use of canned solvers Considerable gain in efficiency can be achieved by using adaptive stepsize methods</p></list-item><list-item><p>We compare between several numerical schemes and conclude that an implicit adaptive stepsize method is both efficient and stable</p></list-item><list-item><p>We demonstrate the use of a numerical optimization scheme for the parameter estimation performed directly from the equations</p></list-item></list></boxed-text></floats-group></article>