<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing DTD v2.3 20070202//EN" "journalpublishing.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="2.3" xml:lang="EN" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">Front. Phys.</journal-id>
<journal-title>Frontiers in Physics</journal-title>
<abbrev-journal-title abbrev-type="pubmed">Front. Phys.</abbrev-journal-title>
<issn pub-type="epub">2296-424X</issn>
<publisher>
<publisher-name>Frontiers Media S.A.</publisher-name>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="publisher-id">795693</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.3389/fphy.2021.795693</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Physics</subject>
<subj-group>
<subject>Original Research</subject>
</subj-group>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>Generating Function Method for Calculating the Potentials of Inhomogeneous Polyhedra</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">Nenashev</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">Generating Function Method</alt-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name>
<surname>Nenashev</surname>
<given-names>Alexey Vladimirovich</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
<xref ref-type="aff" rid="aff2">
<sup>2</sup>
</xref>
<xref ref-type="corresp" rid="c001">&#x2a;</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1517425/overview"/>
</contrib>
</contrib-group>
<aff id="aff1">
<sup>1</sup>
<institution>Rzhanov Institute of Semiconductor Physics</institution>, <addr-line>Novosibirsk</addr-line>, <country>Russia</country>
</aff>
<aff id="aff2">
<sup>2</sup>
<institution>Physics Department</institution>, <institution>Novosibirsk State University</institution>, <addr-line>Novosibirsk</addr-line>, <country>Russia</country>
</aff>
<author-notes>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Edited by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/80716/overview">Oleg N. Kirillov</ext-link>, Northumbria University, United&#x20;Kingdom</p>
</fn>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Reviewed by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/619763/overview">Alexander V. Zolotaryuk</ext-link>, Bogolyubov Institute for Theoretical Physics (NAN Ukraine), Ukraine</p>
<p>
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1602514/overview">David Shapiro</ext-link>, Institute of Automation and Electrometry (RAS), Russia</p>
</fn>
<corresp id="c001">&#x2a;Correspondence: Alexey Vladimirovich Nenashev, <email>nenashev@isp.nsc.ru</email>
</corresp>
<fn fn-type="other">
<p>This article was submitted to Mathematical and Statistical Physics, a section of the journal Frontiers in Physics</p>
</fn>
</author-notes>
<pub-date pub-type="epub">
<day>20</day>
<month>01</month>
<year>2022</year>
</pub-date>
<pub-date pub-type="collection">
<year>2021</year>
</pub-date>
<volume>9</volume>
<elocation-id>795693</elocation-id>
<history>
<date date-type="received">
<day>15</day>
<month>10</month>
<year>2021</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>24</day>
<month>12</month>
<year>2021</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>Copyright &#xa9; 2022 Nenashev.</copyright-statement>
<copyright-year>2022</copyright-year>
<copyright-holder>Nenashev</copyright-holder>
<license xlink:href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">
<p>This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these&#x20;terms.</p>
</license>
</permissions>
<abstract>
<p>We propose a method of constructing analytical, closed-form expressions for electrostatic/Newtonian potentials of non-uniform polyhedral bodies, in which the density distributions are polynomials of coordinates. Possible applications of the proposed method are spread from astronomy to nanotechnology. The method is based on the use of the generating function for the potential. Explicit expressions for the potential are derived in the case of quadratic or cubic coordinate dependence of the density within a polyhedral&#x20;body.</p>
</abstract>
<kwd-group>
<kwd>potential theory</kwd>
<kwd>generating function</kwd>
<kwd>Poisson equation</kwd>
<kwd>polyhedron</kwd>
<kwd>exact solution</kwd>
<kwd>gravity anomaly</kwd>
<kwd>eigenstrain</kwd>
</kwd-group>
<contract-num rid="cn001">075-15-2020-797 (13.1902.21.0024)</contract-num>
<contract-sponsor id="cn001">Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation<named-content content-type="fundref-id">10.13039/501100012190</named-content>
</contract-sponsor>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1">
<title>1 Introduction</title>
<p>Many problems in various physical applications are reduced to expressions of the form<disp-formula id="e1">
<mml:math id="m1">
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222d;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(1)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>One of them is the determination of the Coulomb (electrostatic) potential from a given distribution of charge. In this respect, <italic>&#x3c1;</italic>(<bold>r</bold>) is the charge density, and the integration is carried out over the volume <italic>V</italic> of the charged body. This expression provides also the Newtonian (gravitational) potential of a massive body with a given density distribution <italic>&#x3c1;</italic>(<bold>r</bold>). Applications of its analytical solutions range from astronomy [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>] and geophysics [<xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B7">7</xref>] to the physics of micro- and nanostructures [<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>], as illustrated in <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure&#x20;1</xref>. Gravitational potentials of asteroids or gravity anomalies have straightforwardly the form of <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">Eq. 1</xref>. The magnetic field <bold>B</bold>(<bold>R</bold>) of a distributed magnetic moment <bold>M</bold>(<bold>r</bold>) (such as a magnetic anomaly or a micromagnet) is proportional to<disp-formula id="e2">
<mml:math id="m2">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x221d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222d;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(2)</label>
</disp-formula>Where <italic>&#x3b1;</italic> and <italic>&#x3b2;</italic> are tensor indexes. Similarly, the electric field <bold>E</bold>(<bold>R</bold>) of a distributed electric dipole moment <bold>P</bold>(<bold>r</bold>) (for example, in a metallic nanoparticle under illumination) is proportional to<disp-formula id="e3">
<mml:math id="m3">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x221d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222d;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(3)</label>
</disp-formula>
</p>
<fig id="F1" position="float">
<label>FIGURE 1</label>
<caption>
<p>Possible applications of analytical solutions of <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">Eq. 1</xref>: from astronomy (gravitational fields of asteroids) and Earth sciences (gravity and magnetic anomalies) to the physics of micro-and nanostructures (magnetic fields of nanomagnets, plasmonic resonance of metallic nanoparticles, elastic fields of inclusions such as epitaxial quantum dots).</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-09-795693-g001.tif"/>
</fig>
<p>The elastic displacement vector <bold>u</bold>(<bold>R</bold>) due to an inclusion that possesses an eigenstrain <italic>&#x25b;</italic>&#x2a;(<bold>r</bold>), such as a lattice misfit in an epitaxial quantum dot, also has a similar form,<disp-formula id="e4">
<mml:math id="m4">
<mml:mi mathvariant="bold">u</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x221d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222d;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(4)</label>
</disp-formula>in the case of an elastically-isotropic medium. Therefore, all the fields considered above can be expressed <italic>via</italic> potentials having the form of <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">Eq.&#x20;1</xref>.</p>
<p>There are two generic shapes of the three-dimensional body that enable analytical solutions for potentials <italic>&#x3c6;</italic>(<bold>R</bold>) in closed forms: an ellipsoid [<xref ref-type="bibr" rid="B11">11</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>] and a polyhedron [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>]. Analytical solutions are possible not only for a homogeneously charged ellipsoid or a polyhedron, but also for the case of a polynomial dependence of the charge density <italic>&#x3c1;</italic>(<italic>x</italic>, <italic>y</italic>, <italic>z</italic>) on coordinates [<xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>]. We focus here on potentials of polyhedra.</p>
<p>With regard to the charged polyhedra, until recently the analytical solutions in closed forms were found for constant [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B13">13</xref>], linearly [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B5">5</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>], quadratically [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>], or cubically [<xref ref-type="bibr" rid="B21">21</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>] coordinate-dependent charge density. Similar solutions for the elastic strain were obtained in works [<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B26">26</xref>]. In a special case of a prismatic body, analytic formulas in closed forms are available for polynomials up to fourth degree [<xref ref-type="bibr" rid="B27">27</xref>]. For an arbitrary polynomial charge distribution within a polyhedron, a method of analytical determination of the potential was outlined in Ref. [<xref ref-type="bibr" rid="B25">25</xref>] and represented in an algorithmic (recursive) form in Refs. [<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B28">28</xref>]. Similar results in two dimensions can be found in Ref.&#x20;[<xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>].</p>
<p>In this work, we present an ultimate expression that unifies all known analytical solutions for Newtonian (or Coulomb) potentials of polyhedron-shaped bodies. For this reason, we introduce a <italic>generating function</italic>
<disp-formula id="e5">
<mml:math id="m5">
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222d;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>exp</mml:mi>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">k</mml:mi>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
</mml:math>
<label>(5)</label>
</disp-formula>that depends on the geometry of the polyhedron, and on the additional parameter <bold>k</bold>. One can represent potential <italic>&#x3c6;</italic>(<bold>R</bold>) <italic>via</italic> the generating function as follows:<disp-formula id="e6">
<mml:math id="m6">
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(6)</label>
</disp-formula>where differential operator <italic>&#x2202;</italic>/<italic>&#x2202;</italic>
<bold>R</bold> acts only &#x201c;to the right,&#x201d; on function <italic>&#x3c1;</italic>(<bold>R</bold>). The derivation of <xref ref-type="disp-formula" rid="e6">Eq. 6</xref> is given in <xref ref-type="sec" rid="s10">Supplementary Section&#x20;S1</xref>.</p>
<p>We provide a series expansion of generating function <italic>G</italic>(<bold>R</bold>, <bold>k</bold>) in powers of <bold>k</bold>. Each term of this expansion is a closed-form expression containing only elementary functions. Writing the series expansion as<disp-formula id="e7">
<mml:math id="m7">
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(7)</label>
</disp-formula>where <italic>G</italic>
<sup>(0)</sup>(<bold>R</bold>), etc. are expansion coefficients, one obtains from <xref ref-type="disp-formula" rid="e6">Eq. 6</xref> that<disp-formula id="e8">
<mml:math id="m8">
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
</mml:math>
<label>(8)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>If <italic>&#x3c1;</italic>(<bold>R</bold>) is a polynomial, the r.h.s. of <xref ref-type="disp-formula" rid="e6">Eq. 6</xref> contains only a finite number of terms. Therefore, this equation gives an analytical, closed-form expression for the Newtonian potential <italic>&#x3c6;</italic>(<bold>R</bold>) for any polynomial density distribution <italic>&#x3c1;</italic>(<bold>R</bold>) within a polyhedral body, provided that coefficients <italic>G</italic>
<sup>(0)</sup>(<bold>R</bold>), etc. are expressed in a closed&#x20;form.</p>
<p>
<xref ref-type="disp-formula" rid="e8">Eq. 8</xref>, along with the results of <xref ref-type="sec" rid="s2">Section 2</xref>, provides a method of constructing analytical, closed-form expressions for Newtonian (or electrostatic) potentials of non-uniform polyhedral bodies, in which the density distributions are polynomials of coordinates. The method is universal in the sense that any density distribution can be approximated by a polynomial, as well as any shape of a body can be approximated by a polyhedron. It is worth noting that primitive shapes in the finite-difference method are polyhedra, therefore the results of the present paper can be used in connection with finite-difference schemes.</p>
<p>The results of the present paper provide an insight into analytic properties of solutions of linear inhomogeneous partial differential equations (PDEs) possessing a geometry of a polyhedron. Potential <italic>&#x3c6;</italic>(<bold>R</bold>) obeys Poisson&#x2019;s equation<disp-formula id="e9">
<mml:math id="m9">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(9)</label>
</disp-formula>where <italic>&#x3c7;</italic>(<bold>R</bold>) is a characteristic function of the polyhedron: <italic>&#x3c7;</italic>(<bold>R</bold>) &#x3d; 1 for <bold>R</bold> within the polyhedron, otherwise <italic>&#x3c7;</italic>(<bold>R</bold>) &#x3d; 0. Since function <italic>&#x3c7;</italic>(<bold>R</bold>) is not analytic, the solution <italic>&#x3c6;</italic>(<bold>R</bold>) also must be a non-analytic function of coordinates. However, as we will <italic>see</italic> later in <xref ref-type="disp-formula" rid="e30">Eq. 30</xref>, the solution can be represented as a sum of analytic functions <inline-formula id="inf1">
<mml:math id="m10">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf2">
<mml:math id="m11">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf3">
<mml:math id="m12">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> multiplied by simple but non-analytic functions &#x3a9;<sub>
<italic>f</italic>
</sub>(<bold>R</bold>), <italic>L</italic>
<sub>
<italic>e</italic>
</sub>(<bold>R</bold>), &#x7c;<bold>r</bold>
<sub>
<italic>v</italic>
</sub> &#x2212; <bold>R</bold>&#x7c; associated with polyhedron faces, edges and vertices. The latter functions have simple meanings: &#x3a9;<sub>
<italic>f</italic>
</sub>(<bold>R</bold>) is a solid angle subtended by face <italic>f</italic> at point <bold>R</bold>, <italic>L</italic>
<sub>
<italic>e</italic>
</sub>(<bold>R</bold>) is a potential of uniformly charged edge <italic>e</italic> at <bold>R</bold>, and &#x7c;<bold>r</bold>
<sub>
<italic>v</italic>
</sub> &#x2212; <bold>R</bold>&#x7c; is a distance from vertex <italic>v</italic> to point <bold>R</bold>. One can consider such a structure of the solution as a useful ansatz for linear PDEs, an inhomogeneous part of which is spread within a polyhedron.</p>
<p>The paper is organized as follows. In <xref ref-type="sec" rid="s2">Section 2</xref>, a formula for the generating function in the form of power series is presented. This is the central result of this paper. Then, in <xref ref-type="sec" rid="s3">Section 3</xref>, this formula is tested numerically and applied to calculating the potential. We show how to construct an exact expression in a closed form for potential <italic>&#x3c6;</italic>(<bold>R</bold>) in the case of a polynomial dependence of the charge density on coordinates. Concluding remarks are gathered in <xref ref-type="sec" rid="s4">Section&#x20;4</xref>.</p>
</sec>
<sec id="s2">
<title>2 Series Expansion of the Generating Function</title>
<p>As shown in <xref ref-type="sec" rid="s10">Supplementary Section S2</xref>, generating function <italic>G</italic>(<bold>R</bold>, <bold>k</bold>) can be represented as a sum of contributions of all faces, edges and vertices of the polyhedron. In this Section, we report on such a representation, and then, in <xref ref-type="sec" rid="s3">Section 3</xref>, we demonstrate how to obtain exact solutions in closed forms on the basis of the expression for the generating function.</p>
<p>First, we introduce some notations for geometrical entities associated with the polyhedron. Let us use symbols <italic>f</italic>, <italic>e</italic> and <italic>v</italic> for enumerating of polyhedron faces, edges and vertices, correspondingly. For each face <italic>f</italic>, we introduce a unit normal vector <bold>n</bold>
<sub>
<italic>f</italic>
</sub> to the face directed outwards from the polyhedron, <italic>see</italic> <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure&#x20;2</xref>. For each pair (<italic>f</italic>, <italic>e</italic>) of a face and an edge adjacent to it, we introduce a unit vector <bold>b</bold>
<sub>
<italic>fe</italic>
</sub> that is parallel to face <italic>f</italic>, perpendicular to edge <italic>e</italic>, and directed outwards from face <italic>f</italic>, as shown in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure&#x20;2</xref>. For each pair (<italic>e</italic>, <italic>v</italic>) of a face and a vertex lying on it, we define unit vector <bold>l</bold>
<sub>
<italic>ev</italic>
</sub> directed from the opposite vertex of edge <italic>e</italic> towards vertex <italic>v</italic> (<xref ref-type="fig" rid="F2">Figure&#x20;2</xref>). <bold>r</bold>
<sub>
<italic>f</italic>
</sub> and <bold>r</bold>
<sub>
<italic>e</italic>
</sub> are radius-vectors of arbitrarily chosen points on face <italic>f</italic> and on edge <italic>e</italic>, correspondingly. <bold>r</bold>
<sub>
<italic>v</italic>
</sub> is the radius-vector of vertex <italic>v</italic>. For a given face <italic>f</italic>, we introduce function<disp-formula id="e10">
<mml:math id="m13">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>face&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(10)</label>
</disp-formula>where d<italic>S</italic> is the surface element of face <italic>f</italic>, and <bold>r</bold> is the radius-vector of this element. One can easily recognize that &#x3a9;<sub>
<italic>f</italic>
</sub>(<bold>R</bold>) is the signed solid angle subtended by face <italic>f</italic> at point <bold>R</bold>: its sign is positive (negative) if the outer (inner) side of the face is seen from point <bold>R</bold>. Similarly, for a given edge <italic>e</italic>, we define function<disp-formula id="e11">
<mml:math id="m14">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>edge&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(11)</label>
</disp-formula>where d<italic>l</italic> is a line element, and <bold>r</bold> is its radius-vector. One can interpret <italic>L</italic>
<sub>
<italic>e</italic>
</sub>(<bold>R</bold>) as a potential at point <bold>R</bold> of edge <italic>e</italic> considered as a uniform massive rod with the unit linear mass density. In these notations, generating function <italic>G</italic>(<bold>R</bold>, <bold>k</bold>) acquires the following form derived in <xref ref-type="sec" rid="s10">Supplementary Section S2</xref>:<disp-formula id="e12">
<mml:math id="m15">
<mml:mtable class="align" columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">k</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">k</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">k</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">l</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(12)</label>
</disp-formula>where summations are over polyhedron faces <italic>f</italic>; over pairs (<italic>f</italic>, <italic>e</italic>) of adjacent face <italic>f</italic> and edge <italic>e</italic>; and over triples (<italic>f</italic>, <italic>e</italic>, <italic>v</italic>) of adjacent face <italic>f</italic>, edge <italic>e</italic> and vertex <italic>v</italic>. <inline-formula id="inf4">
<mml:math id="m16">
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf5">
<mml:math id="m17">
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf6">
<mml:math id="m18">
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> are universal functions that do not depend on the choice of the polyhedron.</p>
<fig id="F2" position="float">
<label>FIGURE 2</label>
<caption>
<p>Unit vectors and radius-vectors associated with faces, edges, and vertices of the polyhedron. Vector <bold>n</bold>
<sub>
<italic>f</italic>
</sub> is the outward normal vector to face <italic>f</italic>. Vector <bold>b</bold>
<sub>
<italic>fe</italic>
</sub> lies in the plane of face <italic>f</italic> and is directed out of this face perpendicular to edge <italic>e</italic>. Vector <bold>l</bold>
<sub>
<italic>ev</italic>
</sub> is directed along edge <italic>e</italic> toward vertex <italic>v</italic> from the opposite vertex. <bold>r</bold>
<sub>
<italic>f</italic>
</sub> and <bold>r</bold>
<sub>
<italic>e</italic>
</sub> are radius-vectors of arbitrarily chosen points on face <italic>f</italic> and on edge <italic>e</italic>, correspondingly. <bold>r</bold>
<sub>
<italic>v</italic>
</sub> is the radius-vector of vertex <italic>v</italic>, and <bold>R</bold> is the radius-vector of the observation&#x20;point.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-09-795693-g002.tif"/>
</fig>
<p>Expressions for functions <inline-formula id="inf7">
<mml:math id="m19">
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf8">
<mml:math id="m20">
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf9">
<mml:math id="m21">
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> are (<italic>see</italic> details of their derivation in <xref ref-type="sec" rid="s10">Supplementary Section S3</xref>):<disp-formula id="e13">
<mml:math id="m22">
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">k</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(13)</label>
</disp-formula>where <italic>z</italic>&#x20;&#x3d; <bold>r</bold> &#x22c5;<bold>n</bold>, <italic>k</italic>
<sub>
<italic>z</italic>
</sub> &#x3d; <bold>k</bold> &#x22c5;<bold>n</bold>, <inline-formula id="inf10">
<mml:math id="m23">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>,<disp-formula id="e14">
<mml:math id="m24">
<mml:mtable class="align" columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">k</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">n</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22a5;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:mo>!</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:mo>!</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22a5;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:mo>!</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:mo>!</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="[" close="">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mfenced open="" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22a5;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(14)</label>
</disp-formula>where <italic>y</italic>&#x20;&#x3d; <bold>r</bold> &#x22c5;<bold>b</bold>, <italic>z</italic>&#x20;&#x3d; <bold>r</bold> &#x22c5;<bold>n</bold>, <inline-formula id="inf11">
<mml:math id="m25">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22a5;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula>, <italic>k</italic>
<sub>
<italic>y</italic>
</sub> &#x3d; <bold>k</bold> &#x22c5;<bold>b</bold>, <italic>k</italic>
<sub>
<italic>z</italic>
</sub> &#x3d; <bold>k</bold> &#x22c5;<bold>n</bold>, <inline-formula id="inf12">
<mml:math id="m26">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf13">
<mml:math id="m27">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>,<disp-formula id="e15">
<mml:math id="m28">
<mml:mtable class="align" columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">k</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">n</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">b</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22a5;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:mo>!</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:mo>!</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22a5;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>!</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>!</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:mo>!</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:mo>!</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(15)</label>
</disp-formula>where <italic>x</italic>&#x20;&#x3d; <bold>r</bold> &#x22c5;<bold>l</bold>, <italic>y</italic>&#x20;&#x3d; <bold>r</bold> &#x22c5;<bold>b</bold>, <italic>z</italic>&#x20;&#x3d; <bold>r</bold> &#x22c5;<bold>n</bold>, <inline-formula id="inf14">
<mml:math id="m29">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22a5;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula>, <italic>k</italic>
<sub>
<italic>x</italic>
</sub> &#x3d; <bold>k</bold> &#x22c5;<bold>l</bold>, <italic>k</italic>
<sub>
<italic>y</italic>
</sub> &#x3d; <bold>k</bold> &#x22c5;<bold>b</bold>, <italic>k</italic>
<sub>
<italic>z</italic>
</sub> &#x3d; <bold>k</bold> &#x22c5;<bold>n</bold>, <inline-formula id="inf15">
<mml:math id="m30">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>, and <italic>p</italic>!! &#x3d; <italic>p</italic>(<italic>p</italic>&#x20;&#x2212; 2)(<italic>p</italic>&#x20;&#x2212; 4)&#x2026; denotes the double factorial of <italic>p</italic> [by convention, ( &#x2212; 1)!! &#x3d; 0!! &#x3d; 1!! &#x3d;&#x20;1].</p>
<p>These formulas provide power series expansions of <inline-formula id="inf16">
<mml:math id="m31">
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf17">
<mml:math id="m32">
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf18">
<mml:math id="m33">
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> as functions of components of vector <bold>k</bold>. Simultaneously, they are series expansions of <inline-formula id="inf19">
<mml:math id="m34">
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf20">
<mml:math id="m35">
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf21">
<mml:math id="m36">
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> as functions of <bold>r</bold>. Series in <xref ref-type="disp-formula" rid="e13">Eqs 13</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e15">15</xref> converge at any values of their parameters, that can be easily proved by the direct comparison test (<italic>see</italic> <xref ref-type="sec" rid="s10">Supplementary Section S4</xref>). Thus, <inline-formula id="inf22">
<mml:math id="m37">
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf23">
<mml:math id="m38">
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf24">
<mml:math id="m39">
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> are <italic>entire</italic> functions of <bold>k</bold> and <bold>r</bold>, that is, they have no singularities at any finite <bold>k</bold> and&#x20;<bold>r</bold>.</p>
<p>In contrast, generating function <italic>G</italic>(<bold>R</bold>, <bold>k</bold>) itself is non-analytical at the surface of the polyhedron. This behavior is related to discontinuity of the Laplacian of potential <italic>&#x3c6;</italic>(<bold>R</bold>) defined by <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">Eq. 1</xref>: &#x394;<italic>&#x3c6;</italic>(<bold>R</bold>) &#x3d; &#x2212; 4<italic>&#x3c0;&#x3c1;</italic>(<bold>R</bold>) within the polyhedron, and &#x394;<italic>&#x3c6;</italic>(<bold>R</bold>) &#x3d; 0 outside. It is evident from <xref ref-type="disp-formula" rid="e12">Eq. 12</xref> that such a non-analytic behavior of the generating function is due to presence of functions &#x3a9;<sub>
<italic>f</italic>
</sub>(<bold>R</bold>), <italic>L</italic>
<sub>
<italic>e</italic>
</sub>(<bold>R</bold>) and &#x7c;<bold>r</bold>
<sub>
<italic>v</italic>
</sub> &#x2212; <bold>R</bold>&#x7c; in the r.h.s. Indeed, &#x3a9;<sub>
<italic>f</italic>
</sub> has a discontinuity on face <italic>f</italic>, <italic>L</italic>
<sub>
<italic>e</italic>
</sub> diverges logarithmically on edge <italic>e</italic>, and &#x7c;<bold>r</bold>
<sub>
<italic>v</italic>
</sub> &#x2212; <bold>R</bold>&#x7c; has a cusp-like behavior at vertex <italic>v</italic>. Hence, representation (12) of generating function <italic>G</italic>(<bold>R</bold>, <bold>k</bold>) allows us to detach its calculational complexity from its non-analytic behavior. All non-analiticity of <italic>G</italic>(<bold>R</bold>, <bold>k</bold>) is &#x201c;grasped&#x201d; by functions &#x3a9;<sub>
<italic>f</italic>
</sub>, <italic>L</italic>
<sub>
<italic>e</italic>
</sub> and &#x7c;<bold>r</bold>
<sub>
<italic>v</italic>
</sub> &#x2212; <bold>R</bold>&#x7c; that have simple mathematical expressions in closed forms, <italic>see</italic> <xref ref-type="disp-formula" rid="e16">Eqs 16,</xref> <xref ref-type="disp-formula" rid="e17">17</xref>. And all calculational complexity of <italic>G</italic>(<bold>R</bold>, <bold>k</bold>) is contained in fully analytical functions <inline-formula id="inf25">
<mml:math id="m40">
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf26">
<mml:math id="m41">
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> and&#x20;<inline-formula id="inf27">
<mml:math id="m42">
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>Functions &#x3a9;<sub>
<italic>f</italic>
</sub>(<bold>R</bold>) and <italic>L</italic>
<sub>
<italic>e</italic>
</sub>(<bold>R</bold>) can be expressed in closed forms <italic>via</italic> elementary functions. A convenient representation for <italic>L</italic>
<sub>
<italic>e</italic>
</sub>(<bold>R</bold>) is [<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B13">13</xref>]<disp-formula id="e16">
<mml:math id="m43">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>ln</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(16)</label>
</disp-formula>where <bold>r</bold>
<sub>
<italic>e</italic>1</sub> and <bold>r</bold>
<sub>
<italic>e</italic>2</sub> are radius-vectors of two ends of edge <italic>e</italic>. For a triangular face, solid angle &#x3a9;<sub>
<italic>f</italic>
</sub>(<bold>R</bold>) can be represented as follows [<xref ref-type="bibr" rid="B30">30</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B31">31</xref>]:<disp-formula id="e17">
<mml:math id="m44">
<mml:mi>tan</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">a</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">a</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">b</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">c</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">a</mml:mi>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">c</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">a</mml:mi>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">b</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">b</mml:mi>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">a</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(17)</label>
</disp-formula>where <bold>a</bold> &#x3d; <bold>r</bold>
<sub>
<italic>f</italic>1</sub> &#x2212; <bold>R</bold>, <bold>b</bold> &#x3d; <bold>r</bold>
<sub>
<italic>f</italic>2</sub> &#x2212; <bold>R</bold>, <bold>c</bold> &#x3d; <bold>r</bold>
<sub>
<italic>f</italic>3</sub> &#x2212; <bold>R</bold>, and <bold>r</bold>
<sub>
<italic>f</italic>1</sub>, <bold>r</bold>
<sub>
<italic>f</italic>2</sub>, <bold>r</bold>
<sub>
<italic>f</italic>3</sub> are radius-vectors of vertices of face <italic>f</italic>, counted clockwise as seeing from the outer side of the face. Solid angle &#x3a9;<sub>
<italic>f</italic>
</sub>(<bold>R</bold>) must fall into the range ( &#x2212; 2<italic>&#x3c0;</italic>, 2<italic>&#x3c0;</italic>) and have the same sign as [<bold>a</bold> &#xd7;<bold>b</bold>] &#x22c5;<bold>c</bold>. The appropriate solution of this equation is<disp-formula id="e18">
<mml:math id="m45">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(18)</label>
</disp-formula>where <italic>P</italic> and <italic>Q</italic> are the numerator and the denominator of the r.h.s. of <xref ref-type="disp-formula" rid="e17">Eq. 17</xref>, and atan2 is a function from the math library of C language [<xref ref-type="bibr" rid="B31">31</xref>]. If the face is not triangular, one can either break it into triangles, or use other formulas [<xref ref-type="bibr" rid="B13">13</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B31">31</xref>] for solid angle &#x3a9;<sub>
<italic>f</italic>
</sub>(<bold>R</bold>).</p>
<p>The representation of generating function <italic>G</italic>(<bold>R</bold>, <bold>k</bold>) in the form of <xref ref-type="disp-formula" rid="e12">Eqs 12</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e15">15</xref> constitutes the main result of the present paper. In <xref ref-type="sec" rid="s3">Section 3</xref>, we will demonstrate that the <italic>infinite</italic>-series representations for functions <inline-formula id="inf28">
<mml:math id="m46">
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf29">
<mml:math id="m47">
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf30">
<mml:math id="m48">
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> result in formulas for potential <italic>&#x3c6;</italic>(<bold>R</bold>) containing <italic>finite</italic> number of terms, when density <italic>&#x3c1;</italic>(<bold>R</bold>) is a polynomial function of coordinates.</p>
</sec>
<sec id="s3">
<title>3 Numerical Tests and Applications to Exponential, Sinusoidal and Polynomial Density Distributions</title>
<p>The expression for generating function <italic>G</italic>(<bold>R</bold>, <bold>k</bold>) presented in <xref ref-type="sec" rid="s2">Section 2</xref> looks rather complicated. It is necessary therefore to verify it. As a natural numerical test, we have used the generating function to derive potential <italic>&#x3c6;</italic>(<bold>R</bold>) for a certain polyhedron and a certain density distribution <italic>&#x3c1;</italic>(<bold>R</bold>), and have checked that this potential obeys Poisson&#x2019;s equation.</p>
<p>For the testing purpose, the simplest choice of the density distribution function is<disp-formula id="e19">
<mml:math id="m49">
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>exp</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">k</mml:mi>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(19)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Substituting it into <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">Eq. 1</xref> and comparing with <xref ref-type="disp-formula" rid="e5">Eq. 5</xref>, one can find that<disp-formula id="e20">
<mml:math id="m50">
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>exp</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">k</mml:mi>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(20)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>As an example of a polyhedral body, we choose a pyramid with a square base (<xref ref-type="fig" rid="F3">Figure&#x20;3A</xref>), having height <italic>h</italic>&#x20;&#x3d; 1 and lateral size (length of a base edge) <italic>l</italic>&#x20;&#x3d; 2. Values of components of vector <bold>k</bold> are chosen as <italic>k</italic>
<sub>
<italic>x</italic>
</sub> &#x3d; 0.5, <italic>k</italic>
<sub>
<italic>y</italic>
</sub> &#x3d; 0.4 and <italic>k</italic>
<sub>
<italic>z</italic>
</sub> &#x3d; 0.3. When calculating <italic>G</italic>(<bold>R</bold>, <bold>k</bold>), we have kept terms up to <inline-formula id="inf31">
<mml:math id="m51">
<mml:mo>&#x223c;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>13</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> in power series (13)&#x2013;(15). Potential <italic>&#x3c6;</italic>(<bold>R</bold>) in the <italic>xz</italic>-plane passing through the pyramid vertex is shown in <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure&#x20;3B</xref>. Then, the Laplacian &#x394;<italic>&#x3c6;</italic>(<bold>R</bold>) is calculated numerically by the difference scheme<disp-formula id="e21">
<mml:math id="m52">
<mml:mtable class="align" columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="[" close="">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfenced open="" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(21)</label>
</disp-formula>with <italic>&#x3b4;</italic> &#x3d; 10<sup>&#x2013;4</sup>. One can <italic>see</italic> in <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure&#x20;3C</xref> that &#x394;<italic>&#x3c6;</italic> vanishes outside the pyramid, and depend on coordinate exponentially within it. We have checked that the deviation of the numerical value of &#x394;<italic>&#x3c6;</italic> from its exact value<disp-formula id="e22">
<mml:math id="m53">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="{" close="">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="cases">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>exp</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">k</mml:mi>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="1em"/>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mtext>within&#x2009;the&#x2009;pyramid</mml:mtext>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="1em"/>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mtext>outside</mml:mtext>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
<label>(22)</label>
</disp-formula>does not exceed 10<sup>&#x2013;4</sup> for 1000 randomly chosen points within the cube &#x2212;2 &#x3c; <italic>x</italic>&#x20;&#x3c; 2, &#x2212;2 &#x3c; <italic>y</italic>&#x20;&#x3c; 2, &#x2212;2 &#x3c; <italic>z</italic>&#x20;&#x3c; 2. This deviation is due to errors of the round-off and the difference scheme. The accuracy is sufficient to confirm the correctness of formulas presented in <xref ref-type="sec" rid="s2">Section 2</xref>. The exponential density distribution, <xref ref-type="disp-formula" rid="e19">Eq. 19</xref>, appears in modeling of gravity anomalies [<xref ref-type="bibr" rid="B32">32</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B34">34</xref>], for example.</p>
<fig id="F3" position="float">
<label>FIGURE 3</label>
<caption>
<p>Examples of potentials of an inhomogeneously charged polyhedron. <bold>(A)</bold> An example of a polyhedron: a pyramid with height <italic>h</italic>&#x20;&#x3d; 1 and lateral size (length of a base edge) <italic>l</italic>&#x20;&#x3d; 2. <bold>(B</bold>,<bold>C)</bold> Potential <italic>&#x3c6;</italic>(<italic>X</italic>, <italic>Z</italic>) and its Laplacian &#x394;<italic>&#x3c6;</italic>(<italic>X</italic>, <italic>Z</italic>) in the case of an exponential density distribution <italic>&#x3c1;</italic>(<bold>R</bold>) &#x3d;&#x2009; exp(<bold>k</bold> &#x22c5;<bold>R</bold>) with <italic>k</italic>
<sub>
<italic>x</italic>
</sub> &#x3d; 0.5, <italic>k</italic>
<sub>
<italic>y</italic>
</sub> &#x3d; 0.4 and <italic>k</italic>
<sub>
<italic>z</italic>
</sub> &#x3d; 0.3. <bold>(D</bold>,<bold>E)</bold> Potential <italic>&#x3c6;</italic>(<italic>X</italic>, <italic>Z</italic>) and its Laplacian &#x394;<italic>&#x3c6;</italic>(<italic>X</italic>, <italic>Z</italic>) in the case of a quadratic density distribution <italic>&#x3c1;</italic>(<italic>X</italic>, <italic>Y</italic>, <italic>Z</italic>) &#x3d; 1 &#x2b; 2<italic>X</italic>&#x20;&#x2b; 3<italic>Y</italic>&#x20;&#x2b; 4<italic>Z</italic>&#x20;&#x2b; 5<italic>X</italic>
<sup>2</sup> &#x2b; 6<italic>Y</italic>
<sup>2</sup> &#x2b; 7<italic>Z</italic>
<sup>2</sup> &#x2b; 8<italic>XY</italic> &#x2b; 9<italic>XZ</italic> &#x2b; 10<italic>YZ</italic>. Plots b, c, d, e are presented in the section by the <italic>XZ</italic>-plane that passes through the pyramid apex (<italic>Y</italic>&#x20;&#x3d; 0). Green triangles depict the pyramid boundary in the same section.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-09-795693-g003.tif"/>
</fig>
<p>Expression (20) holds also for complex values of <bold>k</bold>. Hence, the potential of a polyhedral body with density distribution<disp-formula id="e23">
<mml:math id="m54">
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">k</mml:mi>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
<label>(23)</label>
</disp-formula>is equal to<disp-formula id="e24">
<mml:math id="m55">
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mtext>Re</mml:mtext>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>exp</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">k</mml:mi>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(24)</label>
</disp-formula>Similarly, a polyhedral body with density distribution<disp-formula id="e25">
<mml:math id="m56">
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">k</mml:mi>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
<label>(25)</label>
</disp-formula>produces the potential<disp-formula id="e26">
<mml:math id="m57">
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mtext>Im</mml:mtext>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>exp</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">k</mml:mi>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(26)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Now we consider the case of a polynomial density distribution <italic>&#x3c1;</italic>(<bold>R</bold>) in the body. For definiteness, let <italic>&#x3c1;</italic>(<bold>R</bold>) be a quadratic function. In order to obtain an expression for potential <italic>&#x3c6;</italic> in a closed form, we keep only the terms proportional to <italic>k</italic>
<sup>0</sup>, <italic>k</italic>
<sup>1</sup> and <italic>k</italic>
<sup>2</sup> in <xref ref-type="disp-formula" rid="e12">Eqs 12</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e15">15</xref> for functions <inline-formula id="inf32">
<mml:math id="m58">
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf33">
<mml:math id="m59">
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf34">
<mml:math id="m60">
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>:<disp-formula id="e27">
<mml:math id="m61">
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>24</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(27)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e28">
<mml:math id="m62">
<mml:mtable class="align" columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22a5;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>48</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>12</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>24</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>24</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(28)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e29">
<mml:math id="m63">
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>12</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>48</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>24</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(29)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>We do not need here the higher terms (<inline-formula id="inf35">
<mml:math id="m64">
<mml:mo>&#x223c;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf36">
<mml:math id="m65">
<mml:mo>&#x223c;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> and so on), since, according to <xref ref-type="disp-formula" rid="e8">Eq. 8</xref>, they would appear in potential <italic>&#x3c6;</italic> as terms containing higher derivatives of density distribution <italic>&#x3c1;</italic> (<italic>&#x2202;</italic>
<sup>3</sup>
<italic>&#x3c1;</italic>/<italic>&#x2202;R</italic>
<sub>
<italic>&#x3b1;</italic>
</sub>
<italic>&#x2202;R</italic>
<sub>
<italic>&#x3b2;</italic>
</sub>
<italic>&#x2202;R</italic>
<sub>
<italic>&#x3b3;</italic>
</sub>, etc.) that vanish in the case of quadratic function <italic>&#x3c1;</italic>(<bold>R</bold>).</p>
<p>In order to get the potential, as explained in <xref ref-type="sec" rid="s1">Section 1</xref>, each entry of vector <bold>k</bold> in generating function <italic>G</italic>(<bold>R</bold>, <bold>k</bold>) is replaced with differential operator <italic>&#x2202;</italic>/<italic>&#x2202;</italic>
<bold>R</bold> which acts on density distribution <italic>&#x3c1;</italic>(<bold>R</bold>). The components <italic>k</italic>
<sub>
<italic>x</italic>
</sub>, <italic>k</italic>
<sub>
<italic>y</italic>
</sub> and <italic>k</italic>
<sub>
<italic>z</italic>
</sub> are thus replaced with <italic>l</italic>
<sub>
<italic>&#x3b1;</italic>
</sub>
<italic>&#x2202;</italic>/<italic>&#x2202;R</italic>
<sub>
<italic>&#x3b1;</italic>
</sub>, <italic>b</italic>
<sub>
<italic>&#x3b1;</italic>
</sub>
<italic>&#x2202;</italic>/<italic>&#x2202;R</italic>
<sub>
<italic>&#x3b1;</italic>
</sub> and <italic>n</italic>
<sub>
<italic>&#x3b1;</italic>
</sub>
<italic>&#x2202;</italic>/<italic>&#x2202;R</italic>
<sub>
<italic>&#x3b1;</italic>
</sub>, correspondingly. In <xref ref-type="disp-formula" rid="e27">Eq. 27</xref>, factor <inline-formula id="inf37">
<mml:math id="m66">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> is replaced with (<italic>&#x3b4;</italic>
<sub>
<italic>&#x3b1;&#x3b2;</italic>
</sub> &#x2212; <italic>n</italic>
<sub>
<italic>&#x3b1;</italic>
</sub>
<italic>n</italic>
<sub>
<italic>&#x3b2;</italic>
</sub>) <italic>&#x2202;</italic>
<sup>2</sup>/<italic>&#x2202;R</italic>
<sub>
<italic>&#x3b1;</italic>
</sub>
<italic>&#x2202;R</italic>
<sub>
<italic>&#x3b2;</italic>
</sub>, where <italic>&#x3b4;</italic>
<sub>
<italic>&#x3b1;&#x3b2;</italic>
</sub> is the Kronecker delta. In <xref ref-type="disp-formula" rid="e28">Eq. 28</xref>, factor <inline-formula id="inf38">
<mml:math id="m67">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> is replaced with (<italic>&#x3b4;</italic>
<sub>
<italic>&#x3b1;&#x3b2;</italic>
</sub> &#x2212; <italic>b</italic>
<sub>
<italic>&#x3b1;</italic>
</sub>
<italic>b</italic>
<sub>
<italic>&#x3b2;</italic>
</sub> &#x2212; <italic>n</italic>
<sub>
<italic>&#x3b1;</italic>
</sub>
<italic>n</italic>
<sub>
<italic>&#x3b2;</italic>
</sub>) <italic>&#x2202;</italic>
<sup>2</sup>/<italic>&#x2202;R</italic>
<sub>
<italic>&#x3b1;</italic>
</sub>
<italic>&#x2202;R</italic>
<sub>
<italic>&#x3b2;</italic>
</sub>.</p>
<p>As a result, we obtain an expression for potential <italic>&#x3c6;</italic>(<bold>R</bold>) in&#x20;the&#x20;form of a sum over polyhedron faces, edges and vertices:<disp-formula id="e30">
<mml:math id="m68">
<mml:mtable class="align" columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">l</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(30)</label>
</disp-formula>where <italic>x</italic>
<sub>
<italic>ev</italic>
</sub> &#x3d; <bold>l</bold>
<sub>
<italic>ev</italic>
</sub> &#x22c5; (<bold>r</bold>
<sub>
<italic>v</italic>
</sub> &#x2212; <bold>R</bold>), <italic>y</italic>
<sub>
<italic>fe</italic>
</sub> &#x3d; <bold>b</bold>
<sub>
<italic>fe</italic>
</sub> &#x22c5; (<bold>r</bold>
<sub>
<italic>e</italic>
</sub> &#x2212; <bold>R</bold>), <italic>z</italic>
<sub>
<italic>f</italic>
</sub> &#x3d; <bold>n</bold>
<sub>
<italic>f</italic>
</sub> &#x22c5; (<bold>r</bold>
<sub>
<italic>f</italic>
</sub> &#x2212; <bold>R</bold>), and functions <inline-formula id="inf39">
<mml:math id="m69">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf40">
<mml:math id="m70">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf41">
<mml:math id="m71">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> are defined as<disp-formula id="e31">
<mml:math id="m72">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>24</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(31)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e32">
<mml:math id="m73">
<mml:mtable class="align" columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">n</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>16</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>9</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>48</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>48</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(32)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e33">
<mml:math id="m74">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">n</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">b</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>48</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>24</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(33)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>
<xref ref-type="disp-formula" rid="e30">Equations 30</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e33">33</xref> provide an exact expression for potential <italic>&#x3c6;</italic>(<bold>R</bold>) in a closed form. This expression is valid both within the polyhedral body and outside it, if the density distribution <italic>&#x3c1;</italic>(<bold>R</bold>) in the body is a quadratic function of coordinates. In the simplified cases of constant or linear function <italic>&#x3c1;</italic>(<bold>R</bold>), this result is reduced to previously published formulas [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>,&#x20;<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>].</p>
<p>Just as for the exponential density distribution, we have performed a numerical test of potential <italic>&#x3c6;</italic>(<bold>R</bold>) obtained by <xref ref-type="disp-formula" rid="e30">Eqs 30</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e33">33</xref>. The polyhedron geometry is chosen according to <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure&#x20;3A</xref> with <italic>h</italic>&#x20;&#x3d; 1 and <italic>l</italic>&#x20;&#x3d; 2. We choose a quadratic&#x20;polynomial <italic>&#x3c1;</italic>, all coefficients of which are non-zero: <italic>&#x3c1;</italic>(<italic>X</italic>, <italic>Y</italic>, <italic>Z</italic>) &#x3d; 1&#x20;&#x2b; 2<italic>X</italic>&#x20;&#x2b; 3<italic>Y</italic>&#x20;&#x2b; 4<italic>Z</italic>&#x20;&#x2b; 5<italic>X</italic>
<sup>2</sup> &#x2b; 6<italic>Y</italic>
<sup>2</sup> &#x2b; 7<italic>Z</italic>
<sup>2</sup> &#x2b; 8<italic>XY</italic> &#x2b; 9<italic>XZ</italic> &#x2b; 10<italic>YZ</italic>. Potential <italic>&#x3c6;</italic> is shown in <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure&#x20;3D</xref>, and its Laplacian &#x394;<italic>&#x3c6;</italic> calculated by difference scheme (21) with <italic>&#x3b4;</italic> &#x3d; 10<sup>&#x2212;4</sup>&#x2014;in <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure&#x20;3E</xref>. We have checked that, with accuracy&#x20;&#xb1;10<sup>&#x2013;4</sup>, &#x394;<italic>&#x3c6;</italic> &#x3d; 0 outside the pyramid, and &#x394;<italic>&#x3c6;</italic> &#x3d; &#x2212; 4<italic>&#x3c0;&#x3c1;</italic> within&#x20;it.</p>
<p>The same recipe can be applied to any polynomial density distribution. For example, if density distribution <italic>&#x3c1;</italic>(<italic>X</italic>, <italic>Y</italic>, <italic>Z</italic>) contains cubic terms (<italic>X</italic>
<sup>3</sup>, <italic>X</italic>
<sup>2</sup>
<italic>Y</italic> and so on), then it is necessary to take into account also terms proportional to <italic>k</italic>
<sup>3</sup> in series expansions (12)&#x2013;(15) for functions <inline-formula id="inf42">
<mml:math id="m75">
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf43">
<mml:math id="m76">
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf44">
<mml:math id="m77">
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>. This, after the replacement <bold>k</bold> &#x2192; <italic>&#x2202;</italic>/<italic>&#x2202;</italic>
<bold>R</bold>, results in new terms <inline-formula id="inf45">
<mml:math id="m78">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf46">
<mml:math id="m79">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf47">
<mml:math id="m80">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> that one should add to functions <inline-formula id="inf48">
<mml:math id="m81">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf49">
<mml:math id="m82">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf50">
<mml:math id="m83">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula>, correspondingly:<disp-formula id="e34">
<mml:math id="m84">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>15</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>30</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(34)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e35">
<mml:math id="m85">
<mml:mtable class="align" columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mfenced open="[" close="">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>240</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>20</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>80</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>60</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>80</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>60</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(35)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e36">
<mml:math id="m86">
<mml:mtable class="align" columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="[" close="">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>360</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>120</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>20</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>240</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>60</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>30</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(36)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>
<xref ref-type="disp-formula" rid="e30">Equations 30</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e33">33</xref> with additions <xref ref-type="disp-formula" rid="e34">34</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e36">36</xref> to functions <inline-formula id="inf51">
<mml:math id="m87">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf52">
<mml:math id="m88">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf53">
<mml:math id="m89">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> constitute an exact expression for potential <italic>&#x3c6;</italic> in a closed form, provided that density distribution <italic>&#x3c1;</italic>(<bold>R</bold>) within a polyhedron is a cubic function of coordinates.</p>
<p>This method, based on the results of <xref ref-type="sec" rid="s2">Section 2</xref> and on <xref ref-type="disp-formula" rid="e6">Eq. 6</xref>, allows us to construct explicit expressions for potentials of arbitrary polyhedra, in which the density distribution functions are polynomials of any degree. One can see that complexity of these expressions grows rapidly (though not exponentially) with the degree of polynomial <italic>&#x3c1;</italic>(<bold>R</bold>). Our method overcomes this difficulty by &#x201c;packing&#x201d; all the complexity into expressions (13)&#x2013;(15) for functions <inline-formula id="inf54">
<mml:math id="m90">
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf55">
<mml:math id="m91">
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> and&#x20;<inline-formula id="inf56">
<mml:math id="m92">
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</sec>
<sec id="s4">
<title>4 Conclusion</title>
<p>We propose a method of constructing analytical, closed-form expressions for Newtonian potentials of massive polyhedral bodies, in which the density distributions <italic>&#x3c1;</italic>(<italic>X</italic>, <italic>Y</italic>, <italic>Z</italic>) are polynomials of coordinates <italic>X</italic>, <italic>Y</italic> and <italic>Z</italic>. The method is based on the power-series representation for generating function <italic>G</italic>(<bold>R</bold>, <bold>k</bold>) presented in <xref ref-type="sec" rid="s2">Section 2</xref>. Explicit expressions for the potential in the case of quadratic or cubic polynomial <italic>&#x3c1;</italic>(<italic>X</italic>, <italic>Y</italic>, <italic>Z</italic>) are derived in <xref ref-type="sec" rid="s3">Section 3</xref>. For a quadratic coordinate dependence of density <italic>&#x3c1;</italic>, the potential can be found by <xref ref-type="disp-formula" rid="e30">Eqs 30</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e33">33</xref>. For a cubic coordinate dependence of the density, the same equations with additions <xref ref-type="disp-formula" rid="e34">Eqs 34</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e36">36</xref> to the right-hand sides of <xref ref-type="disp-formula" rid="e31">Eqs 31</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e33">33</xref> are valid. It is possible to extend this scheme to polynomials of any degree, and use it for any polyhedral shape of the body. Potential applications of the proposed method are spread from astronomy to nanotechnology.</p>
</sec>
</body>
<back>
<sec id="s5">
<title>Data Availability Statement</title>
<p>The raw data supporting the conclusion of this article will&#x20;be&#x20;made available by the authors, without undue reservation.</p>
</sec>
<sec id="s6">
<title>Author Contributions</title>
<p>AN: conceptualization, analytical results, numerical calculations and writing the manuscript.</p>
</sec>
<sec id="s7">
<title>Funding</title>
<p>This work is funded by the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation, grant 075-15-2020-797 (13.1902.21.0024).</p>
</sec>
<sec sec-type="COI-statement" id="s8">
<title>Conflict of Interest</title>
<p>The author declares that the research was conducted in the absence of any commercial or financial relationships that could be construed as a potential conflict of interest.</p>
</sec>
<sec sec-type="disclaimer" id="s9">
<title>Publisher&#x2019;s Note</title>
<p>All claims expressed in this article are solely those of the authors and do not necessarily represent those of their affiliated organizations, or those of the publisher, the editors and the reviewers. Any product that may be evaluated in this article, or claim that may be made by its manufacturer, is not guaranteed or endorsed by the publisher.</p>
</sec>
<sec id="s10">
<title>Supplementary Material</title>
<p>The Supplementary Material for this article can be found online at: <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphy.2021.795693/full#supplementary-material">https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphy.2021.795693/full&#x23;supplementary-material</ext-link>
</p>
<supplementary-material xlink:href="Presentation1.PDF" id="SM1" mimetype="application/PDF" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"/>
</sec>
<ref-list>
<title>References</title>
<ref id="B1">
<label>1.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Werner</surname>
<given-names>RA</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>The Gravitational Potential of a Homogeneous Polyhedron or Don&#x27;t Cut Corners</article-title>. <source>Celestial Mech Dyn Astr</source> (<year>1994</year>) <volume>59</volume>:<fpage>253</fpage>&#x2013;<lpage>78</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/BF00692875</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B2">
<label>2.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chandrasekhar</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <source>Ellipsoidal Figures of Equilibrium</source>. <publisher-loc>New York</publisher-loc>: <publisher-name>Dover Books on Mathematics</publisher-name> (<year>1987</year>). </citation>
</ref>
<ref id="B3">
<label>3.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Conway</surname>
<given-names>JT</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Analytical Solution from Vector Potentials for the Gravitational Field of a General Polyhedron</article-title>. <source>Celest Mech Dyn Astr</source> (<year>2015</year>) <volume>121</volume>:<fpage>17</fpage>&#x2013;<lpage>38</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10569-014-9588-x</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B4">
<label>4.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Nagy</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>The Gravitational Attraction of a Right Rectangular Prism</article-title>. <source>Geophysics</source> (<year>1966</year>) <volume>31</volume>:<fpage>362</fpage>&#x2013;<lpage>71</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1190/1.1439779</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B5">
<label>5.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Holstein</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Gravimagnetic Anomaly Formulas for Polyhedra of Spatially Linear Media</article-title>. <source>Geophysics</source> (<year>2003</year>) <volume>68</volume>:<fpage>157</fpage>&#x2013;<lpage>67</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1190/1.1543203</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B6">
<label>6.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Abtahi</surname>
<given-names>SM</given-names>
</name>
<name>
<surname>Pedersen</surname>
<given-names>LB</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kamm</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kalscheuer</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>A New Reference Model for 3D Inversion of Airborne Magnetic Data in Hilly Terrain - A Case Study from Northern Sweden</article-title>. <source>Geophysics</source> (<year>2018</year>) <volume>83</volume>:<fpage>B1</fpage>&#x2013;<lpage>B12</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1190/geo2016-0331.1</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B7">
<label>7.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Nibisha</surname>
<given-names>VA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ramamma</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sastry</surname>
<given-names>SR</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chakravarthi</surname>
<given-names>V</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Forward Modelling: Magnetic Anomalies of Arbitrarily Magnetized 2D Fault Sources with Analytically Defined Fault Planes</article-title>. <source>J&#x20;Earth Syst Sci</source> (<year>2021</year>) <volume>130</volume>:<fpage>130</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s12040-021-01634-x</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B8">
<label>8.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Nenashev</surname>
<given-names>AV</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dvurechenskii</surname>
<given-names>AV</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Elastic Strain Field Due to an Inclusion of a Polyhedral Shape with a Non-uniform Lattice Misfit</article-title>. <source>J&#x20;Appl Phys</source> (<year>2017</year>) <volume>121</volume>:<fpage>125102</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.4978750</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B9">
<label>9.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Eshelby</surname>
<given-names>JD</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>The Determination of the Elastic Field of an Ellipsoidal Inclusion, and Related Problems</article-title>. <source>Proc R Soc Lond A</source> (<year>1957</year>) <volume>241</volume>:<fpage>376</fpage>&#x2013;<lpage>96</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1098/rspa.1957.0133</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B10">
<label>10.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Mura</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
</person-group>. <source>Micromechanics of Defects in Solids. Mechanics of Elastic and Inelastic Solids</source>. <publisher-loc>Dordrecht, Netherlands</publisher-loc>: <publisher-name>Springer</publisher-name> (<year>1987</year>). </citation>
</ref>
<ref id="B11">
<label>11.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Landau</surname>
<given-names>LD</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lifshitz</surname>
<given-names>EM</given-names>
</name>
</person-group>. <source>The Classical Theory of Fields. Course of Theoretical Physics</source>. <publisher-loc>Amsterdam</publisher-loc>: <publisher-name>Elsevier Science</publisher-name> (<year>2013</year>). </citation>
</ref>
<ref id="B12">
<label>12.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>MacMillan</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
</person-group>. <source>The Theory of the Potential</source>. <publisher-loc>New York</publisher-loc>: <publisher-name>Dover books on physics and mathematical physics Dover Publications</publisher-name> (<year>1958</year>). </citation>
</ref>
<ref id="B13">
<label>13.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Werner</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Scheeres</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Exterior Gravitation of a Polyhedron Derived and Compared with Harmonic and Mascon Gravitation Representations of Asteroid 4769 Castalia</article-title>. <source>Celestial Mech Dyn Astr</source> (<year>1997</year>) <volume>65</volume>:<fpage>313</fpage>&#x2013;<lpage>44</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/BF00053511</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B14">
<label>14.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Poh&#xe1;nka</surname>
<given-names>V</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Optimum Expression for Computation of the Gravity Field of a Polyhedral Body with Linearly Increasing Density</article-title>. <source>Geophys Prospecting</source> (<year>1998</year>) <volume>46</volume>:<fpage>391</fpage>&#x2013;<lpage>404</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1046/j.1365-2478.1998.960335.x</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B15">
<label>15.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hamayun</surname>
</name>
<name>
<surname>Prutkin</surname>
<given-names>I</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tenzer</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>The Optimum Expression for the Gravitational Potential of Polyhedral Bodies Having a Linearly Varying Density Distribution</article-title>. <source>J&#x20;Geod</source> (<year>2009</year>) <volume>83</volume>:<fpage>1163</fpage>&#x2013;<lpage>70</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s00190-009-0334-1</pub-id> <comment>Available at: <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs00190-009-0334-1">https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs00190-009-0334-1</ext-link>
</comment> </citation>
</ref>
<ref id="B16">
<label>16.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>D&#x2019;Urso</surname>
<given-names>MG</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Gravity Effects of Polyhedral Bodies with Linearly Varying Density</article-title>. <source>Celest Mech Dyn Astr</source> (<year>2014</year>) <volume>120</volume>:<fpage>349</fpage>&#x2013;<lpage>72</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10569-014-9578-z</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B17">
<label>17.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Rao</surname>
<given-names>DB</given-names>
</name>
<name>
<surname>Prakash</surname>
<given-names>MJ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Babu</surname>
<given-names>NR</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>3D and 21/2&#x20;D Modelling of Gravity Anomalies with Variable Density Contrast</article-title>. <source>Geophys Prospect</source> (<year>1990</year>) <volume>38</volume>:<fpage>411</fpage>&#x2013;<lpage>22</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1111/j.1365-2478.1990.tb01854.x</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B18">
<label>18.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Gallardo&#x2010;Delgado</surname>
<given-names>LA</given-names>
</name>
<name>
<surname>P&#xe9;rez&#x2010;Flores</surname>
<given-names>MA</given-names>
</name>
<name>
<surname>G&#xf3;mez&#x2010;Trevi&#xf1;o</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>A Versatile Algorithm for Joint 3D Inversion of Gravity and Magnetic Data</article-title>. <source>Geophysics</source> (<year>2003</year>) <volume>68</volume>:<fpage>949</fpage>&#x2013;<lpage>59</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1190/1.1581067</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B19">
<label>19.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Gokula</surname>
<given-names>AP</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sastry</surname>
<given-names>RG</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Gravitational Attraction of a Vertical Pyramid Model of Flat Top-And-Bottom with Depth-wise Parabolic Density Variation</article-title>. <source>J&#x20;Earth Syst Sci</source> (<year>2015</year>) <volume>124</volume>:<fpage>1735</fpage>&#x2013;<lpage>44</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s12040-015-0633-2</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B20">
<label>20.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ren</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Pan</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kalscheuer</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Maurer</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tang</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Gravity Anomalies of Arbitrary 3D Polyhedral Bodies with Horizontal and Vertical Mass Contrasts</article-title>. <source>Surv Geophys</source> (<year>2017</year>) <volume>38</volume>:<fpage>479</fpage>&#x2013;<lpage>502</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10712-016-9395-x</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B21">
<label>21.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>D&#x2019;Urso</surname>
<given-names>MG</given-names>
</name>
<name>
<surname>Trotta</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Gravity Anomaly of Polyhedral Bodies Having a Polynomial Density Contrast</article-title>. <source>Surv Geophys</source> (<year>2017</year>) <volume>38</volume>:<fpage>781</fpage>&#x2013;<lpage>832</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10712-017-9411-9</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B22">
<label>22.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ren</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhong</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tang</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kalscheuer</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Maurer</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Gravity Gradient Tensor of Arbitrary 3D Polyhedral Bodies with up to Third-Order Polynomial Horizontal and Vertical Mass Contrasts</article-title>. <source>Surv Geophys</source> (<year>2018</year>) <volume>39</volume>:<fpage>901</fpage>&#x2013;<lpage>35</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10712-018-9467-1</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B23">
<label>23.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Pearson</surname>
<given-names>GS</given-names>
</name>
<name>
<surname>Faux</surname>
<given-names>DA</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Analytical Solutions for Strain in Pyramidal Quantum Dots</article-title>. <source>J&#x20;Appl Phys</source> (<year>2000</year>) <volume>88</volume>:<fpage>730</fpage>&#x2013;<lpage>6</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.373729</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B24">
<label>24.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Glas</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Elastic Relaxation of Truncated Pyramidal Quantum Dots and Quantum Wires in a Half Space: An Analytical Calculation</article-title>. <source>J&#x20;Appl Phys</source> (<year>2001</year>) <volume>90</volume>:<fpage>3232</fpage>&#x2013;<lpage>41</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.1394158</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B25">
<label>25.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kuvshinov</surname>
<given-names>BN</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Elastic and Piezoelectric fields Due to Polyhedral Inclusions</article-title>. <source>Int J&#x20;Sol Structures</source> (<year>2008</year>) <volume>45</volume>:<fpage>1352</fpage>&#x2013;<lpage>84</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ijsolstr.2007.09.024</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B26">
<label>26.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Nenashev</surname>
<given-names>AV</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dvurechenskii</surname>
<given-names>AV</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Strain Distribution in Quantum Dot of Arbitrary Polyhedral Shape: Analytical Solution</article-title>. <source>J&#x20;Appl Phys</source> (<year>2010</year>) <volume>107</volume>:<fpage>064322</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.3357302</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B27">
<label>27.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ren</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Pan</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tang</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kalscheuer</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Maurer</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Exact Solutions of the Vertical Gravitational Anomaly for a Polyhedral Prism with Vertical Polynomial Density Contrast of Arbitrary Orders</article-title>. <source>Geophys J&#x20;Int</source> (<year>2018</year>) <volume>214</volume>:<fpage>2115</fpage>&#x2013;<lpage>32</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1093/gji/ggy250</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B28">
<label>28.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ren</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhong</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kalscheuer</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Maurer</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Recursive Analytical Formulae of Gravitational fields and Gradient Tensors for Polyhedral Bodies with Polynomial Density Contrasts of Arbitrary Non-negative Integer Orders</article-title>. <source>Surv Geophys</source> (<year>2020</year>) <volume>41</volume>:<fpage>695</fpage>&#x2013;<lpage>722</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10712-020-09587-4</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B29">
<label>29.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>D&#x2019;Urso</surname>
<given-names>MG</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>The Gravity Anomaly of a 2d Polygonal Body Having Density Contrast Given by Polynomial Functions</article-title>. <source>Surv Geophys</source> (<year>2015</year>) <volume>36</volume>:<fpage>391</fpage>&#x2013;<lpage>425</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10712-015-9317-3</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B30">
<label>30.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Van Oosterom</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Strackee</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>The Solid Angle of a Plane triangle</article-title>. <source>IEEE Trans Biomed Eng</source> (<year>1983</year>) <volume>BME-30</volume>:<fpage>125</fpage>&#x2013;<lpage>6</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TBME.1983.325207</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B31">
<label>31.</label>
<citation citation-type="web">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Nenashev</surname>
<given-names>AV</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dvurechenskii</surname>
<given-names>AV</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Strain Distribution in Quantum Dot of Arbitrary Polyhedral Shape: Analytical Solution in Closed Form</article-title> (<year>2007</year>). <comment>Available at: <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://arxiv.org/pdf/0707.2183.pdf">https://arxiv.org/pdf/0707.2183.pdf</ext-link>
</comment> </citation>
</ref>
<ref id="B32">
<label>32.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Cordell</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Gravity Analysis Using an Exponential Density&#x2010;depth Function-san Jacinto Graben, California</article-title>. <source>Geophysics</source> (<year>1973</year>) <volume>38</volume>:<fpage>684</fpage>&#x2013;<lpage>90</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1190/1.1440367</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B33">
<label>33.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chakravarthi</surname>
<given-names>V</given-names>
</name>
<name>
<surname>Pramod Kumar</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ramamma</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rajeswara Sastry</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Automatic Gravity Modeling of Sedimentary Basins by Means of Polygonal Source Geometry and Exponential Density Contrast Variation: Two Space Domain Based Algorithms</article-title>. <source>J&#x20;Appl Geophys</source> (<year>2016</year>) <volume>124</volume>:<fpage>54</fpage>&#x2013;<lpage>61</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jappgeo.2015.11.007</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B34">
<label>34.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Mallesh</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chakravarthi</surname>
<given-names>V</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ramamma</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>3D Gravity Analysis in the Spatial Domain: Model Simulation by Multiple Polygonal Cross-Sections Coupled with Exponential Density Contrast</article-title>. <source>Pure Appl Geophys</source> (<year>2019</year>) <volume>176</volume>:<fpage>2497</fpage>&#x2013;<lpage>511</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s00024-019-02103-9</pub-id> </citation>
</ref>
</ref-list>
</back>
</article>