<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" standalone="no"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing DTD v2.3 20070202//EN" "journalpublishing.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" article-type="research-article">
<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="doi">10.3389/fphy.2020.00220</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>A New Iterative Method for the Numerical Solution of High-Order Non-linear Fractional Boundary Value Problems</article-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name><surname>Jajarmi</surname> <given-names>Amin</given-names></name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1"><sup>1</sup></xref>
<xref ref-type="corresp" rid="c001"><sup>&#x0002A;</sup></xref>
<uri xlink:href="http://loop.frontiersin.org/people/527771/overview"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name><surname>Baleanu</surname> <given-names>Dumitru</given-names></name>
<xref ref-type="aff" rid="aff2"><sup>2</sup></xref>
<xref ref-type="aff" rid="aff3"><sup>3</sup></xref>
<uri xlink:href="http://loop.frontiersin.org/people/73178/overview"/>
</contrib>
</contrib-group>
<aff id="aff1"><sup>1</sup><institution>Department of Electrical Engineering, University of Bojnord</institution>, <addr-line>Bojnord</addr-line>, <country>Iran</country></aff>
<aff id="aff2"><sup>2</sup><institution>Department of Mathematics, Faculty of Arts and Sciences, Cankaya University</institution>, <addr-line>Ankara</addr-line>, <country>Turkey</country></aff>
<aff id="aff3"><sup>3</sup><institution>Institute of Space Sciences</institution>, <addr-line>M&#x001CE;gurele</addr-line>, <country>Romania</country></aff>
<author-notes>
<fn fn-type="edited-by"><p>Edited by: Jordan Yankov Hristov, University of Chemical Technology and Metallurgy, Bulgaria</p></fn>
<fn fn-type="edited-by"><p>Reviewed by: Ahmed Elwakil, University of Sharjah, United Arab Emirates; Aydin Secer, Yildiz Technical University, Turkey</p></fn>
<corresp id="c001">&#x0002A;Correspondence: Amin Jajarmi <email>a.jajarmi&#x00040;ub.ac.ir</email></corresp>
<fn fn-type="other" id="fn001"><p>This article was submitted to Mathematical Physics, a section of the journal Frontiers in Physics</p></fn></author-notes>
<pub-date pub-type="epub">
<day>25</day>
<month>06</month>
<year>2020</year>
</pub-date>
<pub-date pub-type="collection">
<year>2020</year>
</pub-date>
<volume>8</volume>
<elocation-id>220</elocation-id>
<history>
<date date-type="received">
<day>08</day>
<month>01</month>
<year>2020</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>22</day>
<month>05</month>
<year>2020</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>Copyright &#x000A9; 2020 Jajarmi and Baleanu.</copyright-statement>
<copyright-year>2020</copyright-year>
<copyright-holder>Jajarmi and Baleanu</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 terms.</p></license>
</permissions>
<abstract><p>The boundary value problems (BVPs) have attracted the attention of many scientists from both practical and theoretical points of view, for these problems have remarkable applications in different branches of pure and applied sciences. Due to this important property, this research aims to develop an efficient numerical method for solving a class of non-linear fractional BVPs. The proposed method is free from perturbation, discretization, linearization, or restrictive assumptions, and provides the exact solution in the form of a uniformly convergent series. Moreover, the exact solution is determined by solving only a sequence of linear BVPs of fractional-order. Hence, from practical viewpoint, the suggested technique is efficient and easy to implement. To achieve an approximate solution with enough accuracy, we provide an iterative algorithm that is also computationally efficient. Finally, four illustrative examples are given verifying the superiority of the new technique compared to the other existing results.</p></abstract>
<kwd-group>
<kwd>fractional calculus</kwd>
<kwd>boundary value problems</kwd>
<kwd>series expansion</kwd>
<kwd>uniform convergence</kwd>
<kwd>iterative method</kwd>
</kwd-group>
<contract-num rid="cn001">97/367/18077</contract-num>
<contract-sponsor id="cn001">University of Bojnord</contract-sponsor>
<counts>
<fig-count count="4"/>
<table-count count="4"/>
<equation-count count="32"/>
<ref-count count="39"/>
<page-count count="8"/>
<word-count count="4675"/>
</counts>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec sec-type="intro" id="s1">
<title>1. Introduction</title>
<p>The application of boundary value problems (BVPs) can be found in different fields of pure and applied sciences; for instance, the narrow converting layers bounded by stable layers, which are believed to surround A-type stars, may be modeled by BVPs [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>]. Also, these problems may model the dynamo action in some stars [<xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>]. More discussions on the application of BVPs have also been provided in Chandrasekhar [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>], Baldwin [<xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>], and Khalid et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B5">5</xref>]. More to the point, the approximation schemes to solve non-linear BVPs can be found in different sources of numerical analysis [<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B7">7</xref>]. In Agarwal [<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>], Agarwal discussed the existence of unique solution for these problems; however, no numerical method is contained therein. Boutayeb and Twizell [<xref ref-type="bibr" rid="B9">9</xref>] developed the finite difference methods to solve the above-mentioned problems effectively. They also improved a second-order method in Twizell and Boutayeb [<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>] to solve the general and special BVPs. Besides, Twizell [<xref ref-type="bibr" rid="B11">11</xref>] advanced a finite difference scheme of order two to investigate the solution of these problems. However, the existing methods suffer from enormous computational effort. To solve this difficulty, some alternative schemes have been presented including the Adomian decomposition method (ADM) with Green&#x00027;s function [<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>], homotopy perturbation method (HPM) [<xref ref-type="bibr" rid="B13">13</xref>], and variational iteration method (VIM) [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>].</p>
<p>During the past decades, many scientists have frequently shown that the mathematical equations with fractional calculus architectures can describe the reality more precisely than the classic integer models with ordinary time-derivatives [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>]. Recently, the advantages of this approach have been extensively investigated for various practical applications [<xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B27">27</xref>]. Concerning the fractional BVPs, some noticeable efforts have been done in Ali et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B28">28</xref>] and Ugurlu et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>]. The aforesaid problems have also noteworthy real applications in different areas of science and technology. For instance, a hybrid Caputo fractional modeling was considered in Baleanu et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B30">30</xref>] for thermostat with hybrid boundary conditions. In Patnaik et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B31">31</xref>], the application of a fractional-order non-local continuum model was studied for a Euler-Bernoulli beam. The authors in Salem et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B32">32</xref>] analyzed the coupled system of non-linear fractional Langevin equations with multi-point and non-local integral boundary conditions. The existence of extremal solutions of fractional Langevin equation involving non-linear boundary conditions was also investigated in Fazli et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B33">33</xref>]. However, the properties of fractional BVPs should be studied deeply and approximation schemes should be continuously improved solving the above-mentioned problems appropriately. To this end, some valuable studies have been carried out, and a number of noteworthy results have been achieved. For instance, an existence theorem was discussed in Zhang and Su [<xref ref-type="bibr" rid="B34">34</xref>] for a linear fractional differential equation (FDE) with non-linear boundary conditions by using the method of upper and lower solutions in reverse order. In Arqub et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B35">35</xref>], a new kind of analytical method was proposed to predict and represent the multiplicity of solutions to non-linear fractional BVPs. In Khalil et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B36">36</xref>], the authors studied a coupled system of non-linear FDEs whose approximate solution was achieved under two different types of boundary conditions. In Cui et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B37">37</xref>], a monotone iterative method was investigated for non-linear fractional BVPs while the fractional order was considered between 2 and 3. In Asaduzzaman and Ali [<xref ref-type="bibr" rid="B38">38</xref>], the existence of positive solution was investigated to the BVPs for coupled system of non-linear FDEs.</p>
<p>Motivated by the aforementioned statement, this manuscript aims to design a new iterative method to generate the approximate solution of non-linear fractional BVPs in the form of uniformly convergent series. The proposed method is free from perturbation, discretization, linearization, or restrictive assumptions. Moreover, contrary to the VIM [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>] or the ADM [<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>], the suggested technique provides the exact solution without identifying the Lagrange multipliers or calculating the Adomian&#x00027;s polynomials. The new scheme just requires solving a sequence of linear fractional-order BVPs. Finally, four numerical examples are solved to verify the efficiency of the new technique.</p>
<p>The rest of paper is structured in the following way. Hereinafter, we review the fractional calculus approach and its main definitions. Section 3 describes the problem statement. A numerical technique is extended in section 4 solving non-linear fractional BVPs. Numerical and comparative results are reported in section 5, and finally, the paper is finished in section 6 by some concluding remarks.</p>
</sec>
<sec id="s2">
<title>2. Preliminaries</title>
<p>This part is devoted to some preliminary results concerning the fractional operators. In the following, the Caputo derivative and the Riemann-Liouville integral are introduced, and their main properties are investigated as well [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>].</p>
<p><italic>Definition 2.1</italic>. For <italic>t</italic> &#x02208; (0, <italic>T</italic>) and <italic>n</italic> &#x02212; 1 &#x0003C; &#x003B1; &#x02264; <italic>n</italic>, the &#x003B1;th-order Caputo derivative of a function <italic>x</italic>(<italic>t</italic>) is defined by</p>
<disp-formula id="E1"><label>(1)</label><mml:math id="M1"><mml:mrow><mml:mmultiscripts><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mprescripts/><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>C</mml:mi></mml:mmultiscripts><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x00393;</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>where &#x00393;(&#x000B7;) is the gamma function. The corresponding Riemann-Liouville integral is also described as</p>
<disp-formula id="E2"><label>(2)</label><mml:math id="M2"><mml:mrow><mml:mmultiscripts><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">I</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mprescripts/><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>C</mml:mi></mml:mmultiscripts><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x00393;</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>With regard to the Caputo derivative (1), we can write</p>
<disp-formula id="E3"><label>(3)</label><mml:math id="M3"><mml:mrow><mml:mmultiscripts><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mprescripts/><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>C</mml:mi></mml:mmultiscripts><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mmultiscripts><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mprescripts/><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>C</mml:mi></mml:mmultiscripts><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mmultiscripts><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mprescripts/><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>C</mml:mi></mml:mmultiscripts><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>Furthermore, the Caputo derivative of a constant function is zero, i.e., if <italic>x</italic>(<italic>t</italic>) &#x02261; <italic>k</italic>, then we have <inline-formula><mml:math id="M4"><mml:mmultiscripts><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mprescripts/><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>C</mml:mi></mml:mmultiscripts><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>. Additionally, the derivative and integral operators (1) and (2) satisfy the following anti-derivative property</p>
<disp-formula id="E4"><label>(4)</label><mml:math id="M5"><mml:mrow><mml:mmultiscripts><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">I</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mprescripts/><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>C</mml:mi></mml:mmultiscripts><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mmultiscripts><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mprescripts/><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>C</mml:mi></mml:mmultiscripts><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>More to the point, the Lipschitz condition is satisfied by the Caputo derivative (1)</p>
<disp-formula id="E5"><label>(5)</label><mml:math id="M6"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="right center left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:mmultiscripts><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mprescripts/><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>C</mml:mi></mml:mmultiscripts><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where <italic>L</italic> &#x0003E; 0 is the Lipschitz constant.</p>
<p>For additional information, the interested readers can refer to Kilbas et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>].</p>
</sec>
<sec id="s3">
<title>3. The Statement of the Problem</title>
<p>To formulate a fractional BVP, consider the following FDE</p>
<disp-formula id="E6"><label>(6)</label><mml:math id="M7"><mml:mrow><mml:mmultiscripts><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mprescripts/><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>C</mml:mi></mml:mmultiscripts><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>where the function <italic>f</italic>(&#x000B7;) is analytic with regard to its arguments and <italic>f</italic>(0, <italic>t</italic>) &#x0003D; 0, &#x02200;<italic>t</italic> &#x02208; (0, <italic>T</italic>). The expression <inline-formula><mml:math id="M8"><mml:mmultiscripts><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mprescripts/><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>C</mml:mi></mml:mmultiscripts></mml:math></inline-formula> denotes the &#x003B1;th-order Caputo derivative, and <italic>n</italic> is an even number. The boundary conditions for Equation (6) are given by</p>
<disp-formula id="E7"><label>(7)</label><mml:math id="M9"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="right center left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where <italic>a</italic><sub>2<italic>k</italic></sub>, <italic>b</italic><sub>2<italic>k</italic></sub> (<inline-formula><mml:math id="M10"><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula>) are real finite numbers. As is well-known, the exact solution of the fractional BVP (6)-(7) can hardly be achieved except in very special cases. Hence, an efficient iterative technique will be developed hereinafter in order to derive the corresponding approximate solution.</p>
</sec>
<sec id="s4">
<title>4. The Iterative Method</title>
<p>In this section, an efficient iterative method is improved to solve the fractional BVP (6), (7). To this end, first the following lemma is presented and proved.</p>
<p>Lemma 4.1. <italic>The solution of the fractional BVP (6)-(7) is analytic with respect to the boundary conditions a</italic><sub>2<italic>k</italic></sub>, <italic>b</italic><sub>2<italic>k</italic></sub>, <inline-formula><mml:math id="M11"><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula>.</p>
<p><italic>Proof</italic>: Let <italic>x</italic>(&#x000B7;) be the solution of the BVP (6)-(7). Define <inline-formula><mml:math id="M12"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M13"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <italic>i, j</italic> &#x0003D; 0, &#x02026;, <italic>n</italic> &#x02212; 1. Then <italic>x</italic>(&#x000B7;) is the solution of the following initial value problems (IVPs)</p>
<disp-formula id="E8"><label>(8)</label><mml:math id="M14"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr columnalign='left'><mml:mtd columnalign='left'><mml:mrow><mml:mmultiscripts><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mprescripts/><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>C</mml:mi></mml:mmultiscripts><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr columnalign='left'><mml:mtd columnalign='left'><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E9"><label>(9)</label><mml:math id="M15"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr columnalign='left'><mml:mtd columnalign='left'><mml:mrow><mml:mmultiscripts><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mprescripts/><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>C</mml:mi></mml:mmultiscripts><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr columnalign='left'><mml:mtd columnalign='left'><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1.</mml:mn></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>Since <italic>f</italic>(<italic>x</italic>(<italic>t</italic>), <italic>t</italic>) is assumed to be analytic, <italic>x</italic>(&#x000B7;), as the solution of the IVPs (8) and (9), is analytic with respect to &#x003B1;<sub><italic>i</italic></sub> and &#x003B2;<sub><italic>i</italic></sub>, respectively [<xref ref-type="bibr" rid="B39">39</xref>]. Thus, <italic>x</italic>(&#x000B7;), as the solution of the BVP (6)-(7), is analytic with respect to <italic>a</italic><sub>2<italic>k</italic></sub>, <italic>b</italic><sub>2<italic>k</italic></sub>, <inline-formula><mml:math id="M16"><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula>.</p>
<p>Now, we state and prove the following theorem.</p>
<p><bold>Theorem 4.1</bold>. <italic>The solution of the fractional BVP (6)-(7) is expressed by the uniformly convergent series</italic> <inline-formula><mml:math id="M17"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x0221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <italic>where</italic> <inline-formula><mml:math id="M18"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> <italic>is attained by solving the sequence of linear fractional BVPs</italic></p>
<disp-formula id="E10"><label>(10)</label><mml:math id="M19"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr columnalign='left'><mml:mtd columnalign='left'><mml:mrow><mml:mmultiscripts><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mprescripts/><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>C</mml:mi></mml:mmultiscripts><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr columnalign='left'><mml:mtd columnalign='left'><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mover accent='true'><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mover accent='true'><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>n</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p><italic>and for i</italic> &#x0003D; 2, 3, 4, &#x02026;</p>
<disp-formula id="E11"><label>(11)</label><mml:math id="M20"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr columnalign='left'><mml:mtd columnalign='left'><mml:mrow><mml:mmultiscripts><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mprescripts/><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>C</mml:mi></mml:mmultiscripts><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr columnalign='left'><mml:mtd columnalign='left'><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mover accent='true'><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mover accent='true'><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>n</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p><italic>The non-homogeneous term F</italic><sub><italic>i</italic></sub> <italic>is determined by</italic></p>
<disp-formula id="E12"><label>(12)</label><mml:math id="M21"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;</mml:mtext><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:munderover><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>!</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>!</mml:mo><mml:mo>&#x022EF;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>!</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x0220F;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mover accent='true'><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p><inline-formula><mml:math id="M22"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>!</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <italic>and the summation</italic> <inline-formula><mml:math id="M23"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle></mml:mrow></mml:math></inline-formula> <italic>is taken over all combinations of non-negative integer indices k</italic><sub>1</sub> <italic>through k</italic><sub><italic>i</italic>&#x0002B;1&#x02212;<italic>j</italic></sub> <italic>such that</italic></p>
<disp-formula id="E13"><label>(13)</label><mml:math id="M24"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr columnalign='left'><mml:mtd columnalign='left'><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr columnalign='left'><mml:mtd columnalign='left'><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:mi>p</mml:mi></mml:mstyle><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p><italic>Proof</italic>: By using the Maclaurin series of <italic>f</italic>(<italic>x</italic>(<italic>t</italic>), <italic>t</italic>) with respect to <italic>x</italic>(<italic>t</italic>), we have</p>
<disp-formula id="E14"><label>(14)</label><mml:math id="M25"><mml:mrow><mml:mmultiscripts><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mprescripts/><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>C</mml:mi></mml:mmultiscripts><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>&#x022EF;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>where <inline-formula><mml:math id="M26"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>!</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Besides, the solution of the fractional BVP (6)-(7) for an arbitrary vector <italic>x</italic><sub><italic>b</italic></sub> &#x0003D; (<italic>a</italic><sub>0</sub>, <italic>a</italic><sub>2</sub>, &#x02026;, <italic>a</italic><sub><italic>n</italic></sub>, <italic>b</italic><sub>0</sub>, <italic>b</italic><sub>2</sub>, &#x02026;, <italic>b</italic><sub><italic>n</italic></sub>) is expressed by</p>
<disp-formula id="E15"><label>(15)</label><mml:math id="M27"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="right center left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where the vector function <italic>g</italic> : &#x0211D;<sup><italic>n</italic></sup> &#x000D7; (0, <italic>T</italic>) &#x02192; &#x0211D; is analytic based on Lemma 4.1. In addition, we have <italic>g</italic>(0, <italic>t</italic>) &#x0003D; 0, &#x02200;<italic>t</italic> &#x02208; (0, <italic>T</italic>), since we have assumed that <italic>f</italic>(0, <italic>t</italic>) &#x0003D; 0 for all <italic>t</italic> &#x02208; (0, <italic>T</italic>). Therefore, by applying the Maclaurin series of <italic>g</italic>(<italic>x</italic><sub><italic>b</italic></sub>, <italic>t</italic>) with respect to <italic>x</italic><sub><italic>b</italic></sub>, from Equation (15) we derive</p>
<disp-formula id="E16"><label>(16)</label><mml:math id="M28"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:munder><mml:munder><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy='true'>&#x0FE38;</mml:mo></mml:munder><mml:mn>0</mml:mn></mml:munder><mml:mo>+</mml:mo><mml:munder><mml:munder><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy='true'>&#x0FE38;</mml:mo></mml:munder><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:munder></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;</mml:mtext><mml:mo>+</mml:mo><mml:munder><mml:munder><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>!</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy='true'>&#x0FE38;</mml:mo></mml:munder><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:munder><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>&#x022EF;</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Since the function <italic>g</italic>(<italic>x</italic><sub><italic>b</italic></sub>, <italic>t</italic>) is analytic with respect to <italic>x</italic><sub><italic>b</italic></sub>, the Maclaurin series (16) exists and is uniformly convergent. Now, we perturb the boundary conditions by an arbitrary parameter &#x003B5; &#x0003E; 0, i.e., <italic>x</italic><sub><italic>b</italic></sub> &#x02192; &#x003B5;<italic>x</italic><sub><italic>b</italic></sub>. Then, Equation (16) is reformulated by</p>
<disp-formula id="E17"><label>(17)</label><mml:math id="M29"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="right center left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mo>&#x022EF;</mml:mo><mml:mspace width="0.3em" class="thinspace"/><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Substituting <italic>x</italic>(<italic>t</italic>) from Equation (17) into the expansion (14) yields</p>
<disp-formula id="E18"><label>(18)</label><mml:math id="M30"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:mmultiscripts><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mprescripts/><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>C</mml:mi></mml:mmultiscripts><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>&#x022EF;</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>&#x022EF;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;</mml:mtext><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>&#x022EF;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>&#x022EF;</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Rearranging Equation (18) with respect to the order of &#x003B5; results</p>
<disp-formula id="E19"><label>(19)</label><mml:math id="M31"><mml:mtable columnalign='center'><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mmultiscripts><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mprescripts/><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>C</mml:mi></mml:mmultiscripts><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mmultiscripts><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mprescripts/><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>C</mml:mi></mml:mmultiscripts><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>&#x022EF;</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msup><mml:mmultiscripts><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mprescripts/><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>C</mml:mi></mml:mmultiscripts><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>&#x022EF;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;</mml:mtext><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msubsup><mml:mover accent='true'><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>&#x022EF;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;</mml:mtext><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x002026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x002212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>&#x022EF;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where</p>
<disp-formula id="E20"><label>(20)</label><mml:math id="M32"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;</mml:mtext><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:munderover><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>!</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>!</mml:mo><mml:mo>&#x022EF;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>!</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x0220F;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mover accent='true'><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>and the summation <inline-formula><mml:math id="M33"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is taken over all combinations of non-negative integer indices <italic>k</italic><sub>1</sub> through <italic>k</italic><sub><italic>i</italic>&#x0002B;1&#x02212;<italic>j</italic></sub> such that</p>
<disp-formula id="E21"><label>(21)</label><mml:math id="M34"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr columnalign='left'><mml:mtd columnalign='left'><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr columnalign='left'><mml:mtd columnalign='left'><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:mi>p</mml:mi></mml:mstyle><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>Since, Equation (19) must be satisfied for any &#x003B5; &#x0003E; 0, we should equalize the coefficient of &#x003B5;<sup><italic>i</italic></sup> on the left-hand side of Equation (19) with its corresponding coefficient on the right-hand side. This procedure yields</p>
<disp-formula id="E22"><label>(22)</label><mml:math id="M35"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="right center left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>:</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mmultiscripts><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mprescripts/><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>C</mml:mi></mml:mmultiscripts></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E23"><label>(23)</label><mml:math id="M36"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="right center left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>:</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mmultiscripts><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mprescripts/><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>C</mml:mi></mml:mmultiscripts></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E24"><label>(24)</label><mml:math id="M37"><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x022EE;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msup><mml:mo>:</mml:mo><mml:mmultiscripts><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mprescripts/><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>C</mml:mi></mml:mmultiscripts><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x022EE;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>Now, we put <italic>t</italic> &#x0003D; 0 and <italic>t</italic> &#x0003D; <italic>T</italic> in Equation (17) and in its second- and fourth-order derivatives in order to achieve the boundary conditions for the sequence (22)-(24). Again, we should equalize the coefficients of &#x003B5;<sup><italic>i</italic></sup> on the both sides of the resultant equations. Thus, we obtain</p>
<disp-formula id="E25"><label>(25)</label><mml:math id="M38"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="right center left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>:</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E26"><label>(26)</label><mml:math id="M39"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="right center left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>:</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>and the proof is complete.</p>
<p>As can be seen, Equation (10) formulates a homogeneous linear BVP of fractional-order. By solving this problem, <inline-formula><mml:math id="M40"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is achieved in the first step. Following the proposed procedure in Theorem 4.1, we then obtain <inline-formula><mml:math id="M41"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (<italic>i</italic> &#x02265; 2) by solving the non-homogeneous linear fractional BVP (11) in the <italic>i</italic>th step. Moreover, the non-homogeneous term in (11) is determined from Equation (12) by using the known functions provided in the previous steps. Thus, a recursive procedure should be employed here to solve the considered sequence.</p>
<sec>
<title>4.1. Approximate Solution</title>
<p>Although Theorem 4.1 suggests a closed-form expression for the solution of BVP (6)-(7), it is almost impossible to compute this solution in its present form since it is an infinite series. Hence, for the purpose of practical implementation, we need to truncate the series by considering its first <italic>M</italic> components where <italic>M</italic> is a positive integer number. Thus, the <italic>M</italic>th-order approximate solution <italic>x</italic><sub><italic>M</italic></sub>(<italic>t</italic>) becomes</p>
<disp-formula id="E27"><label>(27)</label><mml:math id="M42"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="right center left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>To evaluate the value of <italic>M</italic> in Equation (27), the following criterion is considered according to the required accuracy. Indeed, the <italic>M</italic>th-order approximate solution (27) has enough accuracy if for &#x003B4; &#x0003E; 0, a given positive constant, the two consecutive solutions <italic>y</italic><sub><italic>M</italic>&#x02212;1</sub>(<italic>t</italic>) and <italic>y</italic><sub><italic>M</italic></sub>(<italic>t</italic>) satisfy</p>
<disp-formula id="E28"><label>(28)</label><mml:math id="M43"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="right center left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02016;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x0221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02016;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x0221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Here, we present an iterative algorithm to design an approximate solution with enough accuracy.</p>
<p><bold>Algorithm:</bold></p>
<list list-type="simple">
<list-item><p>Step 1. Determine the first-order term <inline-formula><mml:math id="M44"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> from Equation (10) and set <italic>i</italic> &#x0003D; 2.</p></list-item>
<list-item><p>Step 2. Determine the <italic>i</italic>th-order term <inline-formula><mml:math id="M45"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> from Equation (11).</p></list-item>
<list-item><p>Step 3. Set <italic>M</italic> &#x0003D; <italic>i</italic>. By using the expression (27), compute <italic>x</italic><sub><italic>M</italic></sub>(<italic>t</italic>).</p></list-item>
<list-item><p>Step 4. If the condition (28) holds for a given small enough constant &#x003B4; &#x0003E; 0, go to Step 5; else, replace <italic>i</italic> by <italic>i</italic> &#x0002B; 1 and go to Step 2.</p></list-item>
<list-item><p>Step 5. Consider <italic>x</italic><sub><italic>M</italic></sub>(<italic>t</italic>) as the appropriate approximate solution.</p></list-item>
</list>
</sec>
</sec>
<sec id="s5">
<title>5. Numerical Simulations</title>
<p>In this part, four numerical examples are employed in order to verify the effectiveness of the new suggested technique. Here, we consider the examples form [<xref ref-type="bibr" rid="B13">13</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>] for the purpose of comparison with the other existing results.</p>
<p>Example 5.1. <italic>Consider a fractional BVP in the form below</italic></p>
<disp-formula id="E29"><label>(29)</label><mml:math id="M46"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr columnalign='left'><mml:mtd columnalign='left'><mml:mrow><mml:mmultiscripts><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mprescripts/><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>C</mml:mi></mml:mmultiscripts><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mn>6</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr columnalign='left'><mml:mtd columnalign='left'><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p><italic>whose exact solution is x</italic>(<italic>t</italic>) &#x0003D; <italic>e</italic><sup><italic>t</italic></sup> <italic>for</italic> &#x003B1; &#x0003D; 6.</p>
<p>Following the new technique as in section 4, we solve the presented sequence of fractional BVPs (10)-(11) in a recursive manner. Simulation results up to 10th iteration for &#x003B1; &#x0003D; 6 are reported in <xref ref-type="table" rid="T1">Table 1</xref>. As is shown, the error is reduced further by considering more components of <italic>x</italic>(<italic>t</italic>). To achieve an approximate solution with enough accuracy, the new algorithm is applied with &#x003B4; &#x0003D; 0.01. From <xref ref-type="table" rid="T1">Table 1</xref>, we observe that the convergence is achieved just in the second step, i.e., <inline-formula><mml:math id="M47"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02016;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x0221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>&#x000D7;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:math></inline-formula>. Simulation curve of <italic>x</italic><sub>2</sub>(<italic>t</italic>) and the exact solution are plotted in <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1</xref>. This figure indicates that the second-order approximate solution is in good agreement with the exact solution.</p>
<table-wrap position="float" id="T1">
<label>Table 1</label>
<caption><p>The suggested technique at different iterations for Example 5.1.</p></caption>
<table frame="hsides" rules="groups">
<thead><tr>
<th valign="top" align="left"><bold><italic>i</italic> (iteration time)</bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold>||<italic>y</italic><sub><italic>i</italic></sub>(<italic>t</italic>)&#x02212;<italic>y</italic><sub><italic>i</italic>&#x02212;1</sub>(<italic>t</italic>)||<sub>&#x0221E;</sub></bold></th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td valign="top" align="left">1</td>
<td valign="top" align="center">-</td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">2</td>
<td valign="top" align="center">2.2 &#x000D7;10<sup>&#x02212;3</sup></td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">3</td>
<td valign="top" align="center">4.6574 &#x000D7;10<sup>&#x02212;6</sup></td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">4</td>
<td valign="top" align="center">1.2394 &#x000D7;10<sup>&#x02212;8</sup></td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">5</td>
<td valign="top" align="center">3.7049 &#x000D7;10<sup>&#x02212;11</sup></td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">6</td>
<td valign="top" align="center">1.1878 &#x000D7;10<sup>&#x02212;13</sup></td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">7</td>
<td valign="top" align="center">3.9916 &#x000D7;10<sup>&#x02212;16</sup></td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">8</td>
<td valign="top" align="center">1.3874 &#x000D7;10<sup>&#x02212;18</sup></td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">9</td>
<td valign="top" align="center">4.9470 &#x000D7;10<sup>&#x02212;21</sup></td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">10</td>
<td valign="top" align="center">1.7993 &#x000D7;10<sup>&#x02212;23</sup></td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<fig id="F1" position="float">
<label>Figure 1</label>
<caption><p>Simulation curves of the exact solution and the second-order approximate solution for Example 5.1.</p></caption>
<graphic xlink:href="fphy-08-00220-g0001.tif"/>
</fig>
<p>The problem (31) for &#x003B1; &#x0003D; 6 has also been solved by using the HPM [<xref ref-type="bibr" rid="B13">13</xref>] and the VIM [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>], respectively. Notice that the results of both methods are exactly the same as shown in Noor et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>]. <xref ref-type="table" rid="T2">Table 2</xref> depicts the exact solution and the absolute errors achieved by applying two iterations of the HPM, VIM, and the proposed technique in this paper. Comparative results in this table verify the superiority of the suggested algorithm compared to the other approximation methods available in the literature.</p>
<table-wrap position="float" id="T2">
<label>Table 2</label>
<caption><p>Numerical comparison between the proposed iterative method and the other approximation techniques for Example 5.1.</p></caption>
<table frame="hsides" rules="groups">
<thead><tr>
<th/>
<th/>
<th valign="top" align="center" colspan="2" style="border-bottom: thin solid #000000;"><bold>Absolute error<xref ref-type="table-fn" rid="TN1"><sup>&#x0002A;</sup></xref></bold></th>
</tr>
<tr>
<th valign="top" align="left"><bold><italic>t</italic></bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold>Exact solution</bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold>HPM [<xref ref-type="bibr" rid="B13">13</xref>] and</bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold>Proposed method</bold></th>
</tr>
<tr>
<th/>
<th/>
<th valign="top" align="center"><bold>VIM [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>]</bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold>(<italic>M</italic> &#x0003D; 2)</bold></th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td valign="top" align="left">0.0</td>
<td valign="top" align="center">1.000000000</td>
<td valign="top" align="center">0.000000</td>
<td valign="top" align="center">0.000000</td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">0.1</td>
<td valign="top" align="center">1.105170918</td>
<td valign="top" align="center">4.56500 &#x000D7;10<sup>&#x02212;5</sup></td>
<td valign="top" align="center">9.196986030 &#x000D7;10<sup>&#x02212;5</sup></td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">0.2</td>
<td valign="top" align="center">1.221402758</td>
<td valign="top" align="center">1.1522210 &#x000D7;10<sup>&#x02212;3</sup></td>
<td valign="top" align="center">2.207276648 &#x000D7;10<sup>&#x02212;4</sup></td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">0.3</td>
<td valign="top" align="center">1.349858808</td>
<td valign="top" align="center">4.4830030 &#x000D7;10<sup>&#x02212;3</sup></td>
<td valign="top" align="center">3.678794412 &#x000D7;10<sup>&#x02212;4</sup></td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">0.4</td>
<td valign="top" align="center">1.491824698</td>
<td valign="top" align="center">1.1323624 &#x000D7;10<sup>&#x02212;2</sup></td>
<td valign="top" align="center">7.357588824 &#x000D7;10<sup>&#x02212;4</sup></td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">0.5</td>
<td valign="top" align="center">1.648721271</td>
<td valign="top" align="center">2.3094929 &#x000D7;10<sup>&#x02212;2</sup></td>
<td valign="top" align="center">3.678794412 &#x000D7;10<sup>&#x02212;4</sup></td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">0.6</td>
<td valign="top" align="center">1.822118800</td>
<td valign="top" align="center">4.1367190 &#x000D7;10<sup>&#x02212;2</sup></td>
<td valign="top" align="center">7.357588824 &#x000D7;10<sup>&#x02212;4</sup></td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">0.7</td>
<td valign="top" align="center">2.013752707</td>
<td valign="top" align="center">6.7875828 &#x000D7;10<sup>&#x02212;2</sup></td>
<td valign="top" align="center">7.357588824 &#x000D7;10<sup>&#x02212;4</sup></td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">0.8</td>
<td valign="top" align="center">2.225540928</td>
<td valign="top" align="center">1.04538781 &#x000D7;10<sup>&#x02212;1</sup></td>
<td valign="top" align="center">8.829106592 &#x000D7;10<sup>&#x02212;4</sup></td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">0.9</td>
<td valign="top" align="center">2.459603111</td>
<td valign="top" align="center">1.53475695 &#x000D7;10<sup>&#x02212;1</sup></td>
<td valign="top" align="center">1.839397206 &#x000D7;10<sup>&#x02212;3</sup></td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">1.0</td>
<td valign="top" align="center">2.718281828</td>
<td valign="top" align="center">2.17029144 &#x000D7;10<sup>&#x02212;1</sup></td>
<td valign="top" align="center">0.000000</td>
</tr>
</tbody>
</table>
<table-wrap-foot>
<fn id="TN1"><label>&#x0002A;</label><p><italic>|Exact solution&#x02212;Approximate solution|</italic>.</p></fn>
</table-wrap-foot>
</table-wrap>
<p>Example 5.2. <italic>Consider the following non-linear BVP of fractional-order</italic></p>
<disp-formula id="E30"><label>(30)</label><mml:math id="M48"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr columnalign='left'><mml:mtd columnalign='left'><mml:mrow><mml:mmultiscripts><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mprescripts/><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>C</mml:mi></mml:mmultiscripts><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:msup><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mn>6</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr columnalign='left'><mml:mtd columnalign='left'><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mover accent='true'><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x002D9;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mover accent='true'><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x000A8;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr columnalign='left'><mml:mtd columnalign='left'><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mover accent='true'><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x002D9;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mover accent='true'><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x000A8;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p><italic>whose exact solution is in the form x</italic>(<italic>t</italic>) &#x0003D; <italic>e</italic><sup>&#x02212;<italic>t</italic></sup> <italic>for</italic> &#x003B1; &#x0003D; 6.</p>
<p>Following the same procedure as in Example 5.1, we report the simulation results up to 10th iteration in <xref ref-type="table" rid="T3">Table 3</xref>. This table shows that considering more components of <italic>x</italic>(<italic>t</italic>) provides more precise results. From this table, it is also indicated that the proposed algorithm with &#x003B4; &#x0003D; 10<sup>&#x02212;4</sup> converges after only two iterations, i.e., <inline-formula><mml:math id="M49"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02016;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x0221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>3343</mml:mn><mml:mo>&#x000D7;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:math></inline-formula>. In <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2</xref>, the simulation curve of <italic>x</italic><sub>2</sub>(<italic>t</italic>) is compared with the exact solution. Comparative results indicate that the second-order approximate solution is very close to the exact solution. <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3</xref> shows the relation between the iteration time and the error given by the expression (28) using infinite norm for Examples 5.1 and 5.2. In this figure, the logarithmic scale is applied for the vertical axis. This figure verifies that the error decreases significantly as the iteration time increases.</p>
<table-wrap position="float" id="T3">
<label>Table 3</label>
<caption><p>The suggested technique at different iterations for Example 5.2.</p></caption>
<table frame="hsides" rules="groups">
<thead><tr>
<th valign="top" align="left"><bold><italic>i</italic> (iteration time)</bold></th>
<th valign="top" align="center"><inline-formula><mml:math id="M50"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>i</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>t</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msup><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>i</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mn>1</mml:mn></mml:mstyle><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>t</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02016;</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>&#x0221E;</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td valign="top" align="left">1</td>
<td valign="top" align="center">-</td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">2</td>
<td valign="top" align="center">1.3343 &#x000D7;10<sup>&#x02212;5</sup></td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">3</td>
<td valign="top" align="center">4.3500 &#x000D7;10<sup>&#x02212;10</sup></td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">4</td>
<td valign="top" align="center">1.8102 &#x000D7;10<sup>&#x02212;14</sup></td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">5</td>
<td valign="top" align="center">8.4664 &#x000D7;10<sup>&#x02212;19</sup></td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">6</td>
<td valign="top" align="center">4.2478 &#x000D7;10<sup>&#x02212;23</sup></td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">7</td>
<td valign="top" align="center">2.2340 &#x000D7;10<sup>&#x02212;27</sup></td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">8</td>
<td valign="top" align="center">1.2153 &#x000D7;10<sup>&#x02212;31</sup></td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">9</td>
<td valign="top" align="center">6.7823 &#x000D7;10<sup>&#x02212;36</sup></td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">10</td>
<td valign="top" align="center">3.8611 &#x000D7;10<sup>&#x02212;40</sup></td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<fig id="F2" position="float">
<label>Figure 2</label>
<caption><p>Simulation curves of the exact solution and the second-order approximate solution for Example 5.2.</p></caption>
<graphic xlink:href="fphy-08-00220-g0002.tif"/>
</fig>
<fig id="F3" position="float">
<label>Figure 3</label>
<caption><p>Relation between the iteration time and the error for Examples 5.1 and 5.2.</p></caption>
<graphic xlink:href="fphy-08-00220-g0003.tif"/>
</fig>
<p>The problem given by Equation (32) for &#x003B1; &#x0003D; 6 has also been solved by using the HPM and the VIM in Noor and Mohyud-Din [<xref ref-type="bibr" rid="B13">13</xref>] and Noor et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>], respectively. As can be seen in Noor et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>], the results of both methods are exactly the same. <xref ref-type="table" rid="T4">Table 4</xref> exhibits the exact solution along with the absolute errors related to the HPM, VIM, and the proposed iterative algorithm. Comparing the results shows that the new approach is superior to the other existing methods.</p>
<table-wrap position="float" id="T4">
<label>Table 4</label>
<caption><p>Numerical comparison between the proposed iterative method and the other approximation techniques for Example 5.2.</p></caption>
<table frame="hsides" rules="groups">
<thead><tr>
<th/>
<th/>
<th valign="top" align="center" colspan="2" style="border-bottom: thin solid #000000;"><bold>Absolute error<xref ref-type="table-fn" rid="TN2"><sup>&#x0002A;</sup></xref></bold></th>
</tr>
<tr>
<th valign="top" align="left"><bold><italic>t</italic></bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold>Exact solution</bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold>HPM [<xref ref-type="bibr" rid="B13">13</xref>] and</bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold>Proposed method</bold></th>
</tr>
<tr>
<th/>
<th/>
<th valign="top" align="center"><bold>VIM [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>]</bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold><bold>(<italic>M</italic> &#x0003D; 2)</bold></bold></th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td valign="top" align="left">0.0</td>
<td valign="top" align="center">1.000000000</td>
<td valign="top" align="center">0.000000</td>
<td valign="top" align="center">0.000000</td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">0.1</td>
<td valign="top" align="center">0.9048374180</td>
<td valign="top" align="center">1.6258200 &#x000D7;10<sup>&#x02212;4</sup></td>
<td valign="top" align="center">1.4715178 &#x000D7;10<sup>&#x02212;4</sup></td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">0.2</td>
<td valign="top" align="center">0.8187307531</td>
<td valign="top" align="center">1.2692469 &#x000D7;10<sup>&#x02212;3</sup></td>
<td valign="top" align="center">1.2140022 &#x000D7;10<sup>&#x02212;3</sup></td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">0.3</td>
<td valign="top" align="center">0.7408182207</td>
<td valign="top" align="center">4.1817793 &#x000D7;10<sup>&#x02212;3</sup></td>
<td valign="top" align="center">5.3342519 &#x000D7;10<sup>&#x02212;4</sup></td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">0.4</td>
<td valign="top" align="center">0.6703200460</td>
<td valign="top" align="center">9.6799540 &#x000D7;10<sup>&#x02212;3</sup></td>
<td valign="top" align="center">8.8291066 &#x000D7;10<sup>&#x02212;4</sup></td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">0.5</td>
<td valign="top" align="center">0.6065306597</td>
<td valign="top" align="center">1.8469340 &#x000D7;10<sup>&#x02212;2</sup></td>
<td valign="top" align="center">5.5181916 &#x000D7;10<sup>&#x02212;4</sup></td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">0.6</td>
<td valign="top" align="center">0.5488116361</td>
<td valign="top" align="center">3.1188364 &#x000D7;10<sup>&#x02212;2</sup></td>
<td valign="top" align="center">0.000000</td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">0.7</td>
<td valign="top" align="center">0.4965853038</td>
<td valign="top" align="center">4.8414696 &#x000D7;10<sup>&#x02212;2</sup></td>
<td valign="top" align="center">5.5181916 &#x000D7;10<sup>&#x02212;4</sup></td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">0.8</td>
<td valign="top" align="center">0.4493289641</td>
<td valign="top" align="center">7.0671036 &#x000D7;10<sup>&#x02212;2</sup></td>
<td valign="top" align="center">5.8860711 &#x000D7;10<sup>&#x02212;4</sup></td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">0.9</td>
<td valign="top" align="center">0.4065696597</td>
<td valign="top" align="center">9.8430340 &#x000D7;10<sup>&#x02212;2</sup></td>
<td valign="top" align="center">3.3109150 &#x000D7;10<sup>&#x02212;3</sup></td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">1.0</td>
<td valign="top" align="center">0.3678794412</td>
<td valign="top" align="center">1.3212056 &#x000D7;10<sup>&#x02212;1</sup></td>
<td valign="top" align="center">0.000000</td>
</tr>
</tbody>
</table>
<table-wrap-foot>
<fn id="TN2"><label>&#x0002A;</label><p><italic>|Exact solution&#x02212;Approximate solution|</italic>.</p></fn>
</table-wrap-foot>
</table-wrap>
<p>Example 5.3. <italic>Consider the following non-linear fractional BVP</italic></p>
<disp-formula id="E31"><label>(31)</label><mml:math id="M51"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr columnalign='left'><mml:mtd columnalign='left'><mml:mrow><mml:mmultiscripts><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mprescripts/><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>C</mml:mi></mml:mmultiscripts><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>&#x0003B1;</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x002212;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>&#x0003B1;</mml:mi></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>&#x00003C;</mml:mo><mml:mi>&#x0003B1;</mml:mi><mml:mo>&#x002264;</mml:mo><mml:mn>6</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x002208;</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr columnalign='left'><mml:mtd columnalign='left'><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>&#x0003B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>&#x0003B1;</mml:mi></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>&#x0003B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>&#x0003B1;</mml:mi></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p><italic>whose exact solution is</italic> <inline-formula><mml:math id="M52"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> <italic>where E</italic><sub>&#x003B1;</sub>(&#x000B7;) <italic>is known as the Mittag-Leffler function</italic>.</p>
<p>Simulation curve of <italic>x</italic><sub>2</sub>(<italic>t</italic>), i.e., the second-order approximate solution, for different values of &#x003B1; are plotted in <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4A</xref>. This figure indicates that the approximate solution tends to the classic integer solution for &#x003B1; &#x0003D; 6 when &#x003B1; &#x02192; 6 as expected.</p>
<fig id="F4" position="float">
<label>Figure 4</label>
<caption><p>Simulation curves of the second-order approximate solution for &#x003B1; &#x0003D; 5.5, 5.6, 5.7, 5.8, 5.9, 6 [<bold>(A)</bold> Example 5.3 and <bold>(B)</bold> Example 5.4].</p></caption>
<graphic xlink:href="fphy-08-00220-g0004.tif"/>
</fig>
<p>Example 5.4. <italic>Consider the non-linear fractional BVP</italic></p>
<disp-formula id="E32"><label>(32)</label><mml:math id="M53"><mml:mtable columnalign='right'><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mmultiscripts><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">D</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mprescripts/><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>C</mml:mi></mml:mmultiscripts><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>&#x0003B1;</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>&#x0003B1;</mml:mi></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>&#x00003C;</mml:mo><mml:mi>&#x0003B1;</mml:mi><mml:mo>&#x002264;</mml:mo><mml:mn>6</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x002208;</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>&#x0003B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x002212;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>&#x0003B1;</mml:mi></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>&#x0003B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x002212;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>&#x0003B1;</mml:mi></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x00200B;&#x00200B;&#x00200B;&#x00200B;</mml:mtext></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p><italic>whose exact solution is</italic> <inline-formula><mml:math id="M54"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.</p>
<p>In the same way as in Example 5.3, <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4B</xref> depicts the second-order approximate solution tending to the classic integer solution as &#x003B1; goes to 6.</p>
</sec>
<sec sec-type="conclusions" id="s6">
<title>6. Conclusion</title>
<p>This paper studied a new iterative scheme to provide the solution of non-linear fractional BVPs in terms of a uniformly convergent series. The proposed procedure was free from perturbation, discretization, linearization, or restrictive assumptions. Furthermore, contrary to the other approximation schemes such as ADM [<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>] and VIM [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>], the suggested technique kept away from calculating the Adomian&#x00027;s polynomials or identifying the Lagrange multipliers, respectively. Hence, from practical viewpoint, the suggested technique is more efficient than the above-mentioned approximation methods. Simulation results, demonstrating the efficacy, high accuracy, and simplicity of the proposed method, were also included. In the following, we summarize the main aspects of our numerical findings. <xref ref-type="table" rid="T1">Tables 1</xref>, <xref ref-type="table" rid="T3">3</xref> provided the simulation results up to 10th iteration, and <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3</xref> depicted the relation between the iteration time and the error given by the expression (28). From these results it is obvious that the error is reduced further by considering more components of <italic>x</italic>(<italic>t</italic>). Simulation curves in <xref ref-type="fig" rid="F1">Figures 1</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F2">2</xref> also indicated that the second-order approximate solution is in good agreement with the exact solution. <xref ref-type="table" rid="T2">Tables 2</xref>, <xref ref-type="table" rid="T4">4</xref> exhibited the exact solution and the absolute error derived by employing two iterations of the HPM [<xref ref-type="bibr" rid="B13">13</xref>], VIM [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>], and our new iterative algorithm. These tables clearly indicated the improvements made by employing the proposed method. The simulation curves for different values of &#x003B1; were given in <xref ref-type="fig" rid="F4">Figures 4A,B</xref> verifying that the numerical approximate solution for &#x003B1; &#x0003C; 6 tends to the classic integer solution as &#x003B1; &#x02192; 6. Future works can be focused on extending the suggested numerical technique to solve other types of BVPs.</p>
</sec>
<sec sec-type="data-availability-statement" id="s7">
<title>Data Availability Statement</title>
<p>All datasets generated for this study are included in the article/supplementary material.</p>
</sec>
<sec id="s8">
<title>Author Contributions</title>
<p>All authors contributed equally to each part of this work. All authors read and approved the final manuscript.</p>
</sec>
<sec id="s9">
<title>Conflict of Interest</title>
<p>The authors declare 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>
</body>
<back>
<ref-list>
<title>References</title>
<ref id="B1">
<label>1.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Toomore</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Zahn</surname> <given-names>JP</given-names></name> <name><surname>Latour</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Spiegel</surname> <given-names>EA</given-names></name></person-group>. <article-title>Stellar convection theory II: single-mode study of the second convection zone in A-type stars</article-title>. <source>Astrophys J</source>. (<year>1976</year>) <volume>207</volume>:<fpage>545</fpage>&#x02013;<lpage>63</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1086/154522</pub-id></citation></ref>
<ref id="B2">
<label>2.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Glatzmaier</surname> <given-names>GA</given-names></name></person-group>. <article-title>Numerical simulations of stellar convection dynamics III: at the base of the convection zone</article-title>. <source>Geophys Astrophys Fluid Dyn</source>. (<year>1985</year>) <volume>31</volume>:<fpage>137</fpage>&#x02013;<lpage>50</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/03091928508219267</pub-id></citation></ref>
<ref id="B3">
<label>3.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Chandrasekhar</surname> <given-names>S</given-names></name></person-group>. <article-title>Hydrodynamics and Hydromagnetic Stability</article-title>. <publisher-loc>New York, NY</publisher-loc>: <publisher-name>Dover</publisher-name> (<year>1981</year>).</citation></ref>
<ref id="B4">
<label>4.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Baldwin</surname> <given-names>P</given-names></name></person-group>. <article-title>A localized instability in a Benard layer</article-title>. <source>Appl Anal</source>. (<year>1987</year>) <volume>24</volume>:<fpage>1127</fpage>&#x02013;<lpage>56</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/00036818708839658</pub-id></citation></ref>
<ref id="B5">
<label>5.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Khalid</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Naeem</surname> <given-names>MN</given-names></name> <name><surname>Ullah</surname> <given-names>Z</given-names></name> <name><surname>Ghaffar</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Baleanu</surname> <given-names>D</given-names></name> <name><surname>Nisar</surname> <given-names>KS</given-names></name> <etal/></person-group>. <article-title>Numerical solution of the boundary value problems arising in magnetic fields and cylindrical shells</article-title>. <source>Mathematics</source>. (<year>2019</year>) <volume>7</volume>:<fpage>508</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3390/math7060508</pub-id></citation></ref>
<ref id="B6">
<label>6.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Akgul</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Akgul</surname> <given-names>EK</given-names></name> <name><surname>Khan</surname> <given-names>Y</given-names></name> <name><surname>Baleanu</surname> <given-names>D</given-names></name></person-group>. <article-title>Solving the nonlinear system of third-order boundary value problems</article-title>. In: <person-group person-group-type="editor"><name><surname>Tas</surname> <given-names>K</given-names></name> <name><surname>Baleanu</surname> <given-names>D</given-names></name> <name><surname>Machado</surname> <given-names>J</given-names></name></person-group> editors. <source>Mathematical Methods in Engineering. Nonlinear Systems and Complexity</source>. <publisher-loc>Cham</publisher-loc>: <publisher-name>Springer</publisher-name> (<year>2019</year>). p. <fpage>24</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/978-3-319-90972-1_8</pub-id></citation></ref>
<ref id="B7">
<label>7.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Akgul</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Akgul</surname> <given-names>EK</given-names></name> <name><surname>Baleanu</surname> <given-names>D</given-names></name> <name><surname>Inc</surname> <given-names>M</given-names></name></person-group>. <article-title>New numerical method for solving tenth order boundary value problems</article-title>. <source>Mathematics</source>. (<year>2018</year>) <volume>6</volume>:<fpage>245</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3390/math6110245</pub-id></citation></ref>
<ref id="B8">
<label>8.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Agarwal</surname> <given-names>RP</given-names></name></person-group>. <article-title>Boundary Value Problems for Higher Order Differential Equations</article-title>. <publisher-loc>Singapore</publisher-loc>: <publisher-name>World Scientific</publisher-name> (<year>1986</year>).</citation></ref>
<ref id="B9">
<label>9.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Boutayeb</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Twizell</surname> <given-names>EH</given-names></name></person-group>. <article-title>Numerical methods for the solution of special sixth-order boundary value problems</article-title>. <source>Int J Comput Math</source>. (<year>1992</year>) <volume>45</volume>:<fpage>207</fpage>&#x02013;<lpage>233</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/00207169208804130</pub-id></citation></ref>
<ref id="B10">
<label>10.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Twizell</surname> <given-names>EH</given-names></name> <name><surname>Boutayeb</surname> <given-names>A</given-names></name></person-group>. <article-title>Numerical methods for the solution of special and general sixth-order boundary value problems, with applications to Benard layer eigen value problem</article-title>. <source>Proc R Soc A Math Phys Eng Sci</source>. (<year>1990</year>) <volume>431</volume>:<fpage>433</fpage>&#x02013;<lpage>50</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1098/rspa.1990.0142</pub-id></citation></ref>
<ref id="B11">
<label>11.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Twizell</surname> <given-names>EH</given-names></name></person-group>. <article-title>Numerical methods for sixth-order boundary value problems</article-title>. In: <person-group person-group-type="editor"><name><surname>Agarwal</surname> <given-names>RP</given-names></name> <name><surname>Chow</surname> <given-names>YM</given-names></name> <name><surname>Wilson</surname> <given-names>SJ</given-names></name></person-group> editors. <source>Numerical Mathematics Singapore 1988. International Series of Numerical Mathematics</source>. <publisher-loc>Basel</publisher-loc>: <publisher-name>Birkhauser</publisher-name> (<year>1988</year>). p. <fpage>495</fpage>&#x02013;<lpage>506</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/978-3-0348-6303-2_40</pub-id></citation></ref>
<ref id="B12">
<label>12.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Al-Hayani</surname> <given-names>W</given-names></name></person-group>. <article-title>Adomian decomposition method with Green&#x00027;s function for sixth-order boundary value problems</article-title>. <source>Comput Math Appl</source>. (<year>2011</year>) <volume>61</volume>:<fpage>1567</fpage>&#x02013;<lpage>75</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.camwa.2011.01.025</pub-id></citation></ref>
<ref id="B13">
<label>13.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Noor</surname> <given-names>MA</given-names></name> <name><surname>Mohyud-Din</surname> <given-names>ST</given-names></name></person-group>. <article-title>Homotopy perturbation method for solving sixth order boundary value problems</article-title>. <source>Comput Math Appl</source>. (<year>2008</year>) <volume>55</volume>:<fpage>2953</fpage>&#x02013;<lpage>72</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.camwa.2007.11.026</pub-id></citation></ref>
<ref id="B14">
<label>14.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Noor</surname> <given-names>MA</given-names></name> <name><surname>Noor</surname> <given-names>KI</given-names></name> <name><surname>Mohyud-Din</surname> <given-names>ST</given-names></name></person-group>. <article-title>Variational iteration method for solving sixth-order boundary value problems</article-title>. <source>Commun Nonlinear Sci Num Simu</source>. (<year>2009</year>) <volume>14</volume>:<fpage>2571</fpage>&#x02013;<lpage>80</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cnsns.2008.10.013</pub-id></citation></ref>
<ref id="B15">
<label>15.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Kilbas</surname> <given-names>AA</given-names></name> <name><surname>Srivastava</surname> <given-names>HH</given-names></name> <name><surname>Trujillo</surname> <given-names>JJ</given-names></name></person-group>. <article-title>Theory and Applications of Fractional Differential Equations</article-title>. <publisher-loc>New York, NY</publisher-loc>: <publisher-name>Elsevier</publisher-name> (<year>2006</year>).</citation></ref>
<ref id="B16">
<label>16.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Baleanu</surname> <given-names>D</given-names></name> <name><surname>Asad</surname> <given-names>JH</given-names></name> <name><surname>Jajarmi</surname> <given-names>A</given-names></name></person-group>. <article-title>The fractional model of spring pendulum: new features within different kernels</article-title>. <source>Proc Roman Acad Ser A</source>. (<year>2018</year>) <volume>19</volume>:<fpage>447</fpage>&#x02013;<lpage>54</lpage>.</citation></ref>
<ref id="B17">
<label>17.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Baleanu</surname> <given-names>D</given-names></name> <name><surname>Asad</surname> <given-names>JH</given-names></name> <name><surname>Jajarmi</surname> <given-names>A</given-names></name></person-group>. <article-title>New aspects of the motion of a particle in a circular cavity</article-title>. <source>Proc Roman Acad Ser A</source>. (<year>2018</year>) <volume>19</volume>:<fpage>361</fpage>&#x02013;<lpage>7</lpage>.</citation></ref>
<ref id="B18">
<label>18.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Baleanu</surname> <given-names>D</given-names></name> <name><surname>Jajarmi</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Mohammadi</surname> <given-names>H</given-names></name> <name><surname>Rezapour</surname> <given-names>S</given-names></name></person-group>. <article-title>A new study on the mathematical modelling of human liver with Caputo-Fabrizio fractional derivative</article-title>. <source>Chaos Solitons Fractals</source>. (<year>2020</year>) <volume>134</volume>:<fpage>109705</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.chaos.2020.109705</pub-id></citation></ref>
<ref id="B19">
<label>19.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Jajarmi</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Yusuf</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Baleanu</surname> <given-names>D</given-names></name> <name><surname>Inc</surname> <given-names>M</given-names></name></person-group>. <article-title>A new fractional HRSV model and its optimal control: a non-singular operator approach</article-title>. <source>Phys A Stat Mech Appl</source>. (<year>2020</year>) <volume>547</volume>:<fpage>123860</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.physa.2019.123860</pub-id></citation></ref>
<ref id="B20">
<label>20.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Mohammadi</surname> <given-names>F</given-names></name> <name><surname>Moradi</surname> <given-names>L</given-names></name> <name><surname>Baleanu</surname> <given-names>D</given-names></name> <name><surname>Jajarmi</surname> <given-names>A</given-names></name></person-group>. <article-title>A hybrid functions numerical scheme for fractional optimal control problems: application to non-analytic dynamical systems</article-title>. <source>J Vibrat Control</source>. (<year>2018</year>) <volume>24</volume>:<fpage>5030</fpage>&#x02013;<lpage>43</lpage>.</citation></ref>
<ref id="B21">
<label>21.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Jajarmi</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Arshad</surname> <given-names>S</given-names></name> <name><surname>Baleanu</surname> <given-names>D</given-names></name></person-group>. <article-title>A new fractional modelling and control strategy for the outbreak of dengue fever</article-title>. <source>Phys A Stat Mech Appl</source>. (<year>2019</year>) <volume>535</volume>:<fpage>122524</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.physa.2019.122524</pub-id></citation></ref>
<ref id="B22">
<label>22.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Jajarmi</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Baleanu</surname> <given-names>D</given-names></name> <name><surname>Sajjadi</surname> <given-names>SS</given-names></name> <name><surname>Asad</surname> <given-names>JH</given-names></name></person-group>. <article-title>A new feature of the fractional Euler-Lagrange equations for a coupled oscillator using a nonsingular operator approach</article-title>. <source>Front Phys</source>. (<year>2019</year>) <volume>7</volume>:<fpage>196</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3389/fphy.2019.00196</pub-id></citation></ref>
<ref id="B23">
<label>23.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Jajarmi</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Ghanbari</surname> <given-names>B</given-names></name> <name><surname>Baleanu</surname> <given-names>D</given-names></name></person-group>. <article-title>A new and efficient numerical method for the fractional modelling and optimal control of diabetes and tuberculosis co-existence</article-title>. <source>Chaos</source>. (<year>2019</year>) <volume>29</volume>:<fpage>093111</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.5112177</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">31575146</pub-id></citation></ref>
<ref id="B24">
<label>24.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Baleanu</surname> <given-names>D</given-names></name> <name><surname>Jajarmi</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Sajjadi</surname> <given-names>SS</given-names></name> <name><surname>Mozyrska</surname> <given-names>D</given-names></name></person-group>. <article-title>A new fractional model and optimal control of a tumor-immune surveillance with non-singular derivative operator</article-title>. <source>Chaos</source>. (<year>2019</year>) <volume>29</volume>:<fpage>083127</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.5096159</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">31472488</pub-id></citation></ref>
<ref id="B25">
<label>25.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Baleanu</surname> <given-names>D</given-names></name> <name><surname>Sajjadi</surname> <given-names>SS</given-names></name> <name><surname>Jajarmi</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Asad</surname> <given-names>JH</given-names></name></person-group>. <article-title>New features of the fractional Euler-Lagrange equations for a physical system within non-singular derivative operator</article-title>. <source>Eur Phys J Plus</source>. (<year>2019</year>) <volume>134</volume>:<fpage>181</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1140/epjp/i2019-12561-x</pub-id></citation></ref>
<ref id="B26">
<label>26.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Baleanu</surname> <given-names>D</given-names></name> <name><surname>Jajarmi</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Sajjadi</surname> <given-names>SS</given-names></name> <name><surname>Asad</surname> <given-names>JH</given-names></name></person-group>. <article-title>The fractional features of a harmonic oscillator with position-dependent mass</article-title>. <source>Commun Theor Phys</source>. (<year>2020</year>) <volume>72</volume>:<fpage>055002</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1572-9494/ab7700</pub-id></citation></ref>
<ref id="B27">
<label>27.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Y&#x00131;ld&#x00131;z</surname> <given-names>TA</given-names></name> <name><surname>Jajarmi</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Y&#x00131;ld&#x00131;z</surname> <given-names>B</given-names></name> <name><surname>Baleanu</surname> <given-names>D</given-names></name></person-group>. <article-title>New aspects of time fractional optimal control problems within operators with nonsingular kernel</article-title>. <source>Discrete Continuous Dyn Syst S</source>. (<year>2020</year>) <volume>13</volume>:<fpage>407</fpage>&#x02013;<lpage>28</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3934/dcdss.2020023</pub-id></citation></ref>
<ref id="B28">
<label>28.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Ali</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Shah</surname> <given-names>K</given-names></name> <name><surname>Baleanu</surname> <given-names>D</given-names></name></person-group>. <article-title>Ulam stability results to a class of nonlinear implicit boundary value problems of impulsive fractional differential equations</article-title>. <source>Adv Diff Equat</source>. (<year>2019</year>) <volume>2019</volume>:<fpage>5</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1186/s13662-018-1940-0</pub-id></citation></ref>
<ref id="B29">
<label>29.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Ugurlu</surname> <given-names>E</given-names></name> <name><surname>Baleanu</surname> <given-names>D</given-names></name> <name><surname>Tas</surname> <given-names>K</given-names></name></person-group>. <article-title>On the solutions of a fractional boundary value problem</article-title>. <source>Turkish J Math</source>. (<year>2018</year>) <volume>42</volume>:<fpage>1307</fpage>&#x02013;<lpage>11</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3906/mat-1609-64</pub-id></citation></ref>
<ref id="B30">
<label>30.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Baleanu</surname> <given-names>D</given-names></name> <name><surname>Etemad</surname> <given-names>S</given-names></name> <name><surname>Rezapour</surname> <given-names>S</given-names></name></person-group>. <article-title>A hybrid Caputo fractional modeling for thermostat with hybrid boundary value conditions</article-title>. <source>Bound Value Probl</source>. (<year>2020</year>) <volume>2020</volume>:<fpage>64</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1186/s13661-020-01361-0</pub-id></citation></ref>
<ref id="B31">
<label>31.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Patnaik</surname> <given-names>S</given-names></name> <name><surname>Sidhardh</surname> <given-names>S</given-names></name> <name><surname>Semperlotti</surname> <given-names>F</given-names></name></person-group>. <article-title>A Ritz-based finite element method for a fractional-order boundary value problem of nonlocal elasticity</article-title>. arXiv preprint arXiv:200106885 (<year>2020</year>).</citation></ref>
<ref id="B32">
<label>32.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Salem</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Alzahrani</surname> <given-names>F</given-names></name> <name><surname>Alnegga</surname> <given-names>M</given-names></name></person-group>. <article-title>Coupled system of nonlinear fractional Langevin equations with multipoint and nonlocal integral boundary conditions</article-title>. <source>Math Probl Eng</source>. (<year>2020</year>) <volume>2020</volume>:<fpage>7345658</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1155/2020/7345658</pub-id></citation></ref>
<ref id="B33">
<label>33.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Fazli</surname> <given-names>H</given-names></name> <name><surname>Sun</surname> <given-names>H</given-names></name> <name><surname>Aghchi</surname> <given-names>S</given-names></name></person-group>. <article-title>Existence of extremal solutions of fractional Langevin equation involving nonlinear boundary conditions</article-title>. <source>Int J Comput Math</source>. (<year>2020</year>) <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/00207160.2020.1720662</pub-id></citation></ref>
<ref id="B34">
<label>34.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Zhang</surname> <given-names>S</given-names></name> <name><surname>Su</surname> <given-names>X</given-names></name></person-group>. <article-title>The existence of a solution for a fractional differential equation with nonlinear boundary conditions considered using upper and lower solutions in reverse order</article-title>. <source>Comput Math Appl</source>. (<year>2011</year>) <volume>62</volume>:<fpage>1269</fpage>&#x02013;<lpage>1274</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.camwa.2011.03.008</pub-id></citation></ref>
<ref id="B35">
<label>35.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Arqub</surname> <given-names>OA</given-names></name> <name><surname>El-Ajou</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Zhour</surname> <given-names>ZA</given-names></name> <name><surname>Momani</surname> <given-names>S</given-names></name></person-group>. <article-title>Multiple solutions of nonlinear boundary value problems of fractional order: a new analytic iterative technique</article-title>. <source>Entropy</source>. (<year>2014</year>) <volume>16</volume>:<fpage>471</fpage>&#x02013;<lpage>93</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3390/e16010471</pub-id></citation></ref>
<ref id="B36">
<label>36.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Khalil</surname> <given-names>H</given-names></name> <name><surname>Al-Smadi</surname> <given-names>M</given-names></name> <name><surname>Moaddy</surname> <given-names>K</given-names></name> <name><surname>Khan</surname> <given-names>RA</given-names></name> <name><surname>Hashim</surname> <given-names>I</given-names></name></person-group>. <article-title>Toward the approximate solution for fractional order nonlinear mixed derivative and nonlocal boundary value problems</article-title>. <source>Discrete Dyn Nat Soc</source>. (<year>2016</year>) <volume>2016</volume>:<fpage>5601821</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1155/2016/5601821</pub-id></citation></ref>
<ref id="B37">
<label>37.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Cui</surname> <given-names>Y</given-names></name> <name><surname>Sun</surname> <given-names>Q</given-names></name> <name><surname>Su</surname> <given-names>X</given-names></name></person-group>. <article-title>Monotone iterative technique for nonlinear boundary value problems of fractional order <italic>p</italic> &#x02208; (2, 3]</article-title>. <source>Adv Diff Equat</source>. (<year>2017</year>) <volume>2017</volume>:<fpage>248</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1186/s13662-017-1314-z</pub-id></citation></ref>
<ref id="B38">
<label>38.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Asaduzzaman</surname> <given-names>M</given-names></name> <name><surname>Ali</surname> <given-names>MZ</given-names></name></person-group>. <article-title>Existence of positive solution to the boundary value problems for coupled system of nonlinear fractional differential equations</article-title>. <source>AIMS Math</source>. (<year>2019</year>) <volume>4</volume>:<fpage>880</fpage>&#x02013;<lpage>95</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3934/math.2019.3.880</pub-id></citation></ref>
<ref id="B39">
<label>39.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Diethelm</surname> <given-names>K</given-names></name></person-group>. (<year>2010</year>). <article-title>Multi-term caputo fractional differential equations</article-title>. In: <source>The Analysis of Fractional Differential Equations. Lecture Notes in Mathematics</source>, Vol. <volume>2004</volume>. <publisher-loc>Berlin; Heidelberg</publisher-loc>: <publisher-name>Springer</publisher-name> (<year>2010</year>). <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/978-3-642-14574-2_8</pub-id></citation>
</ref>
</ref-list>
<fn-group>
<fn fn-type="financial-disclosure"><p><bold>Funding.</bold> This research was in part supported by a grant from University of Bojnord (No. 97/367/18077).</p></fn>
</fn-group>
</back>
</article>