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<!-- Created by Wolfram Mathematica 5.2 -->

<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml">
<head>
 <title>
  Lecture 15 MIT 3.016 (Fall 2005)&nbsp;&nbsp;&nbsp;&copy; W. Craig Carter 2003-2005
 </title>
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</head>

<body style="font-family: Helvetica;background-color: #FFFB6A;">

<p class="Title">
 Generalizations of the Fundamental Theorem of Calculus (Part I)
</p>



<p class="Subtitle">
 Using Green's theorem in the plane to make the integration of the triangular charged surface patch simpler:
</p>



<p class="Text">
 <a id="mmtag_15_charged_shaped_surface_patch__potential_calculated_by_Greenxs_theorem"></a>
 &nbsp;&nbsp;Suppose there is a uniformly charged surface&nbsp;&nbsp;(&sigma;&equiv;charge/area=1) occupying an equilaterial triangle in the z=0 plane:<br />&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;<span class="GraphicsInline"><img src="HTMLFiles/Lecture-15_1.gif" alt="[Graphics:HTMLFiles/Lecture-15_1.gif]"  width="774" height="288"  style="vertical-align:middle" /></span>
</p>



<p class="Text">
 The electrical potential goes like <span> <span class="TextInline"><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mfrac>
  <mn>1</mn>
  <mi>r</mi>
 </mfrac>
</math></span></span>, therefore the potential of a unit charge located at (x,y,z) from a small surface patch at (&xi;,&eta;,0) is <span style='font-size: 24px;'><span class='TextInline' style='font-size: 24px;'><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mfrac>
  <mrow>
   <mi>&sigma;</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>d&xi;</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>d&eta;</mi>
  </mrow>
  <mi>r</mi>
 </mfrac>
</math></span></span>= <span style='font-size: 24px;'><span class='TextInline' style='font-size: 24px;'><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mfrac>
  <mrow>
   <mi>d&xi;</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>d&eta;</mi>
  </mrow>
  <msqrt>
   <mrow>
    <msup>
     <mrow>
      <mo>(</mo>
      <mrow>
       <mi>x</mi>
       <mo>-</mo>
       <mi>&xi;</mi>
      </mrow>
      <mo>)</mo>
     </mrow>
     <mrow>
      <mn>2</mn>
      <mtext> </mtext>
     </mrow>
    </msup>
    <mo>+</mo>
    <msup>
     <mrow>
      <mo>(</mo>
      <mrow>
       <mi>y</mi>
       <mo>-</mo>
       <mi>&eta;</mi>
      </mrow>
      <mo>)</mo>
     </mrow>
     <mrow>
      <mn>2</mn>
      <mtext> </mtext>
     </mrow>
    </msup>
    <mo>+</mo>
    <msup>
     <mi>z</mi>
     <mrow>
      <mn>2</mn>
      <mtext> </mtext>
     </mrow>
    </msup>
   </mrow>
  </msqrt>
 </mfrac>
</math></span></span>
</p>



<p class="CellLabel">
 In[1]:=
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mrow>
   <mrow>
    <mi>r</mi>
    <mo>[</mo>
    <mrow>
     <mtext>x_</mtext>
     <mtext> </mtext>
     <mo>,</mo>
     <mtext> </mtext>
     <mtext>y_</mtext>
     <mtext> </mtext>
     <mo>,</mo>
     <mtext> </mtext>
     <mtext>z_</mtext>
    </mrow>
    <mtext> </mtext>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
   <mtext> </mtext>
   <mo>:=</mo>
   <mtext> </mtext>
   <mrow>
    <mi>Sqrt</mi>
    <mo>[</mo>
    <mrow>
     <mrow>
      <mrow>
       <mo>(</mo>
       <mrow>
        <mi>x</mi>
        <mo>-</mo>
        <mi>&xi;</mi>
       </mrow>
       <mo>)</mo>
      </mrow>
      <mo>^</mo>
      <mn>2</mn>
     </mrow>
     <mtext> </mtext>
     <mo>+</mo>
     <mtext> </mtext>
     <mrow>
      <mrow>
       <mo>(</mo>
       <mrow>
        <mi>y</mi>
        <mo>-</mo>
        <mi>&eta;</mi>
       </mrow>
       <mo>)</mo>
      </mrow>
      <mo>^</mo>
      <mn>2</mn>
     </mrow>
     <mtext> </mtext>
     <mo>+</mo>
     <mtext> </mtext>
     <mrow>
      <mi>z</mi>
      <mo>^</mo>
      <mn>2</mn>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
  </mrow>
  <mo>;</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Text">
 Try to convert the integral over the region to an integral over its boundary.&nbsp;&nbsp;We may be able to find a closed form&mdash;and even if not the numerical integration should be much more efficient...
</p>



<p class="Text">
 <a id="mmtag_15_Greenxs_theorem_in_the_plane"></a>
 We will use Green's Theorem in the Plane:<br />&int;&int;(<span><span class="TextInline"><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mfrac>
  <mrow>
   <mo>&PartialD;</mo>
   <msub>
    <mi>F</mi>
    <mn>2</mn>
   </msub>
  </mrow>
  <mrow>
   <mo>&PartialD;</mo>
   <mtext> </mtext>
   <mi>x</mi>
  </mrow>
 </mfrac>
</math></span></span>-<span><span class="TextInline"><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mfrac>
  <mrow>
   <mo>&PartialD;</mo>
   <msub>
    <mi>F</mi>
    <mn>1</mn>
   </msub>
  </mrow>
  <mrow>
   <mo>&PartialD;</mo>
   <mtext> </mtext>
   <mi>y</mi>
  </mrow>
 </mfrac>
</math></span></span>)dxdy = &int;(<span><span class="TextInline"><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <msub>
  <mi>F</mi>
  <mn>1</mn>
 </msub>
</math></span></span>dx +<span> <span class="TextInline"><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <msub>
  <mi>F</mi>
  <mn>2</mn>
 </msub>
</math></span></span>dy)
</p>



<p class="Text">
 Find a function, that when we take the derivative with respect to x, we get 1/r.<br />We will let <span><span class="TextInline"><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <msub>
  <mi>F</mi>
  <mn>2</mn>
 </msub>
</math></span></span> be the function we find, and set <span><span class="TextInline"><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <msub>
  <mi>F</mi>
  <mn>1</mn>
 </msub>
</math></span></span>=0
</p>



<p class="Text">
 <img src="HTMLFiles/Lecture-15_2.gif" alt="The boundary defined by the upper right side of the triangle is (&xi; (t) = (1 - t)/2, &eta; (t) = (3 ^(1/2) t)/2) ; (0 &lt; t &lt; 1)"  width="742" height="51"  style="vertical-align:middle" />
</p>

<p class="Text">
 <img src="HTMLFiles/Lecture-15_3.gif" alt="The other two sides are : (&xi; (t) = -( t)/2&nbsp;&nbsp;, &eta; (t) = 3 ^(1/2) (1 - t)/2 ) &nbsp;&nbsp; (0 &lt; t &lt; 1) and"  width="532" height="39"  style="vertical-align:middle" />
</p>

<p class="Text">
 <img src="HTMLFiles/Lecture-15_4.gif" alt="(&xi; (t) = -1/2 + t&nbsp;&nbsp;, &eta; (t) = 0) &nbsp;&nbsp;&nbsp; (0 &lt; t &lt; 1)"  width="279" height="39"  style="vertical-align:middle" />
</p>

<p class="Text">
 To use Green's theorem in the plane&nbsp;&nbsp;<span><span style='font-size: 24px;'><span class='TextInline' style='font-size: 24px;'><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <msub>
  <mo>&Integral;</mo>
  <mi>&#9650;</mi>
 </msub>
</math></span></span><span style='font-size: 24px;'>&int;</span>(<span class="TextInline"><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mfrac>
  <mrow>
   <mo>&PartialD;</mo>
   <msub>
    <mi>F</mi>
    <mn>2</mn>
   </msub>
  </mrow>
  <mrow>
   <mo>&PartialD;</mo>
   <mi>x</mi>
  </mrow>
 </mfrac>
</math></span> -<span class="TextInline"><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mfrac>
  <mrow>
   <mo>&PartialD;</mo>
   <msub>
    <mi>F</mi>
    <mn>1</mn>
   </msub>
  </mrow>
  <mrow>
   <mo>&PartialD;</mo>
   <mi>y</mi>
  </mrow>
 </mfrac>
</math></span>) <span class="doublestruck">d</span>x<span class="doublestruck">d</span>y</span> = <span><span style='font-size: 24px;'><span class='TextInline' style='font-size: 24px;'><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <msub>
  <mo>&Integral;</mo>
  <mi>&bigtriangleup;</mi>
 </msub>
</math></span></span> <span class="TextInline"><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <msub>
  <mi>F</mi>
  <mn>1</mn>
 </msub>
</math></span><span class="doublestruck">d</span>x + </span><span><span class="TextInline"><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <msub>
  <mi>F</mi>
  <mn>2</mn>
 </msub>
</math></span><span class="doublestruck">d</span>y</span><br />Try to find a vector function (<span><span class="TextInline"><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <msub>
  <mi>F</mi>
  <mn>1</mn>
 </msub>
</math></span></span>, <span><span class="TextInline"><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <msub>
  <mi>F</mi>
  <mn>2</mn>
 </msub>
</math></span></span>) that matches the integrand over the domain.&nbsp;&nbsp;Let <span><span class="TextInline"><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <msub>
  <mi>F</mi>
  <mn>2</mn>
 </msub>
</math></span></span> = 0, then to find <span><span class="TextInline"><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <msub>
  <mi>F</mi>
  <mrow>
   <mn>1</mn>
   <mtext> </mtext>
  </mrow>
 </msub>
</math></span></span>which when differentiated by &eta; gives 1/r
</p>



<p class="CellLabel">
 In[2]:=
</p>



<p class="Input">
 <a id="mmtag_15_area_to_boundary_integrals"></a>
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mrow>
   <mi>F1</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mtext>x_</mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext>y_</mtext>
    <mtext> </mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>z_</mtext>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
  <mtext> </mtext>
  <mo>=</mo>
  <mrow>
   <mo>-</mo>
   <mrow>
    <mi>Integrate</mi>
    <mo>[</mo>
    <mrow>
     <mfrac>
      <mn>1</mn>
      <msqrt>
       <mrow>
        <msup>
         <mrow>
          <mo>(</mo>
          <mrow>
           <mi>x</mi>
           <mo>-</mo>
           <mi>&xi;</mi>
          </mrow>
          <mo>)</mo>
         </mrow>
         <mn>2</mn>
        </msup>
        <mo>+</mo>
        <msup>
         <mrow>
          <mo>(</mo>
          <mrow>
           <mi>y</mi>
           <mo>-</mo>
           <mi>&eta;</mi>
          </mrow>
          <mo>)</mo>
         </mrow>
         <mn>2</mn>
        </msup>
        <mo>+</mo>
        <msup>
         <mi>z</mi>
         <mn>2</mn>
        </msup>
       </mrow>
      </msqrt>
     </mfrac>
     <mo>,</mo>
     <mi>&eta;</mi>
    </mrow>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 Out[2]=
</p>



<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>Log</mi>
  <mo>[</mo>
  <mrow>
   <mi>y</mi>
   <mo>-</mo>
   <mi>&eta;</mi>
   <mo>+</mo>
   <msqrt>
    <mrow>
     <msup>
      <mi>x</mi>
      <mn>2</mn>
     </msup>
     <mo>+</mo>
     <msup>
      <mi>z</mi>
      <mn>2</mn>
     </msup>
     <mo>+</mo>
     <msup>
      <mrow>
       <mo>(</mo>
       <mrow>
        <mi>y</mi>
        <mo>-</mo>
        <mi>&eta;</mi>
       </mrow>
       <mo>)</mo>
      </mrow>
      <mn>2</mn>
     </msup>
     <mo>-</mo>
     <mrow>
      <mn>2</mn>
      <mo>&InvisibleTimes;</mo>
      <mi>x</mi>
      <mo>&InvisibleTimes;</mo>
      <mi>&xi;</mi>
     </mrow>
     <mo>+</mo>
     <msup>
      <mi>&xi;</mi>
      <mn>2</mn>
     </msup>
    </mrow>
   </msqrt>
  </mrow>
  <mo>]</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Text">
 The third (horizontal) boundary of the triangle patch looks like the easiest, let's see if an integral can be found over that patch:
</p>



<p class="CellLabel">
 In[3]:=
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>Bottomside</mi>
  <mtext> </mtext>
  <mo>=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mrow>
    <mrow>
     <mi>F1</mi>
     <mo>[</mo>
     <mrow>
      <mi>x</mi>
      <mo>,</mo>
      <mi>y</mi>
      <mo>,</mo>
      <mi>z</mi>
     </mrow>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
    <mo>/.</mo>
    <mrow>
     <mo>{</mo>
     <mrow>
      <mrow>
       <mi>&xi;</mi>
       <mo>&rightarrow;</mo>
       <mrow>
        <mi>t</mi>
        <mo>-</mo>
        <mfrac>
         <mn>1</mn>
         <mn>2</mn>
        </mfrac>
       </mrow>
      </mrow>
      <mo>,</mo>
      <mtext> </mtext>
      <mrow>
       <mi>&eta;</mi>
       <mo>&rightarrow;</mo>
       <mn>0</mn>
      </mrow>
     </mrow>
     <mo>}</mo>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>//</mo>
   <mi>Simplify</mi>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 Out[3]=
</p>



<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>Log</mi>
  <mo>[</mo>
  <mrow>
   <mi>y</mi>
   <mo>+</mo>
   <msqrt>
    <mrow>
     <mfrac>
      <mn>1</mn>
      <mn>4</mn>
     </mfrac>
     <mo>+</mo>
     <msup>
      <mi>t</mi>
      <mn>2</mn>
     </msup>
     <mo>+</mo>
     <mi>x</mi>
     <mo>+</mo>
     <msup>
      <mi>x</mi>
      <mn>2</mn>
     </msup>
     <mo>-</mo>
     <mrow>
      <mi>t</mi>
      <mo>&InvisibleTimes;</mo>
      <mrow>
       <mo>(</mo>
       <mrow>
        <mn>1</mn>
        <mo>+</mo>
        <mrow>
         <mn>2</mn>
         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <mi>x</mi>
        </mrow>
       </mrow>
       <mo>)</mo>
      </mrow>
     </mrow>
     <mo>+</mo>
     <msup>
      <mi>y</mi>
      <mn>2</mn>
     </msup>
     <mo>+</mo>
     <msup>
      <mi>z</mi>
      <mn>2</mn>
     </msup>
    </mrow>
   </msqrt>
  </mrow>
  <mo>]</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 In[4]:=
</p>



<p class="Input">
 <a id="mmtag_15_Integratexx__with_Assumptions"></a>
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>BottomContribution</mi>
  <mtext> </mtext>
  <mo>=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mi>Integrate</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mi>Bottomside</mi>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mo>{</mo>
     <mrow>
      <mi>t</mi>
      <mo>,</mo>
      <mn>0</mn>
      <mo>,</mo>
      <mn>1</mn>
     </mrow>
     <mo>}</mo>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mi>Assumptions</mi>
     <mo>&rightarrow;</mo>
     <mrow>
      <mrow>
       <mi>x</mi>
       <mo>&Element;</mo>
       <mi>Reals</mi>
      </mrow>
      <mo>&amp;&amp;</mo>
      <mrow>
       <mi>y</mi>
       <mo>&Element;</mo>
       <mtext> </mtext>
       <mi>Reals</mi>
      </mrow>
      <mo>&amp;&amp;</mo>
      <mrow>
       <mi>z</mi>
       <mo>&gt;</mo>
       <mn>0</mn>
      </mrow>
     </mrow>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 Out[4]=
</p>



<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mfrac>
   <mn>1</mn>
   <mn>4</mn>
  </mfrac>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mrow>
   <mo>(</mo>
   <mrow>
    <mrow>
     <mo>-</mo>
     <mn>4</mn>
    </mrow>
    <mo>+</mo>
    <mrow>
     <mn>4</mn>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mi>z</mi>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mrow>
      <mi>ArcTan</mi>
      <mo>[</mo>
      <mfrac>
       <mrow>
        <mn>1</mn>
        <mo>-</mo>
        <mrow>
         <mn>2</mn>
         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <mi>x</mi>
        </mrow>
       </mrow>
       <mrow>
        <mn>2</mn>
        <mo>&InvisibleTimes;</mo>
        <mi>z</mi>
       </mrow>
      </mfrac>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>+</mo>
    <mrow>
     <mn>4</mn>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mi>z</mi>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mrow>
      <mi>ArcTan</mi>
      <mo>[</mo>
      <mfrac>
       <mrow>
        <mn>1</mn>
        <mo>+</mo>
        <mrow>
         <mn>2</mn>
         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <mi>x</mi>
        </mrow>
       </mrow>
       <mrow>
        <mn>2</mn>
        <mo>&InvisibleTimes;</mo>
        <mi>z</mi>
       </mrow>
      </mfrac>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>-</mo>
    <mrow>
     <mi>Log</mi>
     <mo>[</mo>
     <mn>16</mn>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
    <mo>-</mo>
    <mrow>
     <mi>Log</mi>
     <mo>[</mo>
     <mrow>
      <mn>1</mn>
      <mo>-</mo>
      <mrow>
       <mn>4</mn>
       <mo>&InvisibleTimes;</mo>
       <mi>x</mi>
      </mrow>
      <mo>+</mo>
      <mrow>
       <mn>4</mn>
       <mo>&InvisibleTimes;</mo>
       <msup>
        <mi>x</mi>
        <mn>2</mn>
       </msup>
      </mrow>
      <mo>+</mo>
      <mrow>
       <mn>4</mn>
       <mo>&InvisibleTimes;</mo>
       <msup>
        <mi>z</mi>
        <mn>2</mn>
       </msup>
      </mrow>
     </mrow>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
    <mo>-</mo>
    <mrow>
     <mn>2</mn>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mi>x</mi>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mrow>
      <mi>Log</mi>
      <mo>[</mo>
      <mrow>
       <mn>1</mn>
       <mo>-</mo>
       <mrow>
        <mn>4</mn>
        <mo>&InvisibleTimes;</mo>
        <mi>x</mi>
       </mrow>
       <mo>+</mo>
       <mrow>
        <mn>4</mn>
        <mo>&InvisibleTimes;</mo>
        <msup>
         <mi>x</mi>
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        </msup>
       </mrow>
       <mo>+</mo>
       <mrow>
        <mn>4</mn>
        <mo>&InvisibleTimes;</mo>
        <msup>
         <mi>z</mi>
         <mn>2</mn>
        </msup>
       </mrow>
      </mrow>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>+</mo>
    <mrow>
     <mi>Log</mi>
     <mo>[</mo>
     <mrow>
      <mn>1</mn>
      <mo>+</mo>
      <mrow>
       <mn>4</mn>
       <mo>&InvisibleTimes;</mo>
       <mi>x</mi>
      </mrow>
      <mo>+</mo>
      <mrow>
       <mn>4</mn>
       <mo>&InvisibleTimes;</mo>
       <msup>
        <mi>x</mi>
        <mn>2</mn>
       </msup>
      </mrow>
      <mo>+</mo>
      <mrow>
       <mn>4</mn>
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       <msup>
        <mi>z</mi>
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       </msup>
      </mrow>
     </mrow>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
    <mo>+</mo>
    <mrow>
     <mn>2</mn>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mi>x</mi>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mrow>
      <mi>Log</mi>
      <mo>[</mo>
      <mrow>
       <mn>1</mn>
       <mo>+</mo>
       <mrow>
        <mn>4</mn>
        <mo>&InvisibleTimes;</mo>
        <mi>x</mi>
       </mrow>
       <mo>+</mo>
       <mrow>
        <mn>4</mn>
        <mo>&InvisibleTimes;</mo>
        <msup>
         <mi>x</mi>
         <mn>2</mn>
        </msup>
       </mrow>
       <mo>+</mo>
       <mrow>
        <mn>4</mn>
        <mo>&InvisibleTimes;</mo>
        <msup>
         <mi>z</mi>
         <mn>2</mn>
        </msup>
       </mrow>
      </mrow>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>+</mo>
    <mrow>
     <mn>4</mn>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mi>y</mi>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mrow>
      <mi>Log</mi>
      <mo>[</mo>
      <mrow>
       <mn>1</mn>
       <mo>-</mo>
       <mrow>
        <mn>2</mn>
        <mo>&InvisibleTimes;</mo>
        <mi>x</mi>
       </mrow>
       <mo>+</mo>
       <msqrt>
        <mrow>
         <mn>1</mn>
         <mo>-</mo>
         <mrow>
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          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <mi>x</mi>
         </mrow>
         <mo>+</mo>
         <mrow>
          <mn>4</mn>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <msup>
           <mi>x</mi>
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          </msup>
         </mrow>
         <mo>+</mo>
         <mrow>
          <mn>4</mn>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <msup>
           <mi>y</mi>
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          </msup>
         </mrow>
         <mo>+</mo>
         <mrow>
          <mn>4</mn>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <msup>
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          </msup>
         </mrow>
        </mrow>
       </msqrt>
      </mrow>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>+</mo>
    <mrow>
     <mn>4</mn>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mrow>
      <mi>Log</mi>
      <mo>[</mo>
      <mrow>
       <mrow>
        <mn>2</mn>
        <mo>&InvisibleTimes;</mo>
        <mi>y</mi>
       </mrow>
       <mo>+</mo>
       <msqrt>
        <mrow>
         <mn>1</mn>
         <mo>-</mo>
         <mrow>
          <mn>4</mn>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <mi>x</mi>
         </mrow>
         <mo>+</mo>
         <mrow>
          <mn>4</mn>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <msup>
           <mi>x</mi>
           <mn>2</mn>
          </msup>
         </mrow>
         <mo>+</mo>
         <mrow>
          <mn>4</mn>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <msup>
           <mi>y</mi>
           <mn>2</mn>
          </msup>
         </mrow>
         <mo>+</mo>
         <mrow>
          <mn>4</mn>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <msup>
           <mi>z</mi>
           <mn>2</mn>
          </msup>
         </mrow>
        </mrow>
       </msqrt>
      </mrow>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>-</mo>
    <mrow>
     <mi>Log</mi>
     <mo>[</mo>
     <mfrac>
      <mrow>
       <mrow>
        <mn>2</mn>
        <mo>&InvisibleTimes;</mo>
        <msup>
         <mi>y</mi>
         <mn>2</mn>
        </msup>
       </mrow>
       <mo>+</mo>
       <mrow>
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        <mo>&InvisibleTimes;</mo>
        <mrow>
         <mo>(</mo>
         <mrow>
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           <mi>&ImaginaryI;</mi>
           <mo>&InvisibleTimes;</mo>
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          </mrow>
          <mo>+</mo>
          <mrow>
           <mn>2</mn>
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           <mi>z</mi>
          </mrow>
         </mrow>
         <mo>)</mo>
        </mrow>
       </mrow>
       <mo>+</mo>
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           <mo>&InvisibleTimes;</mo>
           <mi>x</mi>
          </mrow>
          <mo>+</mo>
          <mrow>
           <mn>4</mn>
           <mo>&InvisibleTimes;</mo>
           <msup>
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           </msup>
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          <mo>+</mo>
          <mrow>
           <mn>4</mn>
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           <msup>
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           </msup>
          </mrow>
          <mo>+</mo>
          <mrow>
           <mn>4</mn>
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           </msup>
          </mrow>
         </mrow>
        </msqrt>
       </mrow>
      </mrow>
      <mrow>
       <mn>1</mn>
       <mo>-</mo>
       <mrow>
        <mn>4</mn>
        <mo>&InvisibleTimes;</mo>
        <msup>
         <mi>x</mi>
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        </msup>
       </mrow>
       <mo>-</mo>
       <mrow>
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        <mo>&InvisibleTimes;</mo>
        <mi>x</mi>
        <mo>&InvisibleTimes;</mo>
        <mi>z</mi>
       </mrow>
       <mo>+</mo>
       <mrow>
        <mn>4</mn>
        <mo>&InvisibleTimes;</mo>
        <msup>
         <mi>z</mi>
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        </msup>
       </mrow>
      </mrow>
     </mfrac>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
    <mo>-</mo>
    <mrow>
     <mn>2</mn>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mi>x</mi>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mrow>
      <mi>Log</mi>
      <mo>[</mo>
      <mfrac>
       <mrow>
        <mrow>
         <mn>2</mn>
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         <msup>
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          <mn>2</mn>
         </msup>
        </mrow>
        <mo>+</mo>
        <mrow>
         <mi>z</mi>
         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <mrow>
          <mo>(</mo>
          <mrow>
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           <mo>-</mo>
           <mrow>
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            <mi>&ImaginaryI;</mi>
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            <mi>x</mi>
           </mrow>
           <mo>+</mo>
           <mrow>
            <mn>2</mn>
            <mo>&InvisibleTimes;</mo>
            <mi>z</mi>
           </mrow>
          </mrow>
          <mo>)</mo>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>+</mo>
        <mrow>
         <mi>y</mi>
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           </mrow>
           <mo>+</mo>
           <mrow>
            <mn>4</mn>
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           <mo>+</mo>
           <mrow>
            <mn>4</mn>
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            <msup>
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            </msup>
           </mrow>
           <mo>+</mo>
           <mrow>
            <mn>4</mn>
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           </mrow>
          </mrow>
         </msqrt>
        </mrow>
       </mrow>
       <mrow>
        <mn>1</mn>
        <mo>-</mo>
        <mrow>
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         <msup>
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         </msup>
        </mrow>
        <mo>-</mo>
        <mrow>
         <mn>8</mn>
         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <mi>&ImaginaryI;</mi>
         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <mi>x</mi>
         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <mi>z</mi>
        </mrow>
        <mo>+</mo>
        <mrow>
         <mn>4</mn>
         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <msup>
          <mi>z</mi>
          <mn>2</mn>
         </msup>
        </mrow>
       </mrow>
      </mfrac>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>-</mo>
    <mrow>
     <mn>2</mn>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mi>&ImaginaryI;</mi>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mi>z</mi>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mrow>
      <mi>Log</mi>
      <mo>[</mo>
      <mfrac>
       <mrow>
        <mrow>
         <mn>2</mn>
         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <msup>
          <mi>y</mi>
          <mn>2</mn>
         </msup>
        </mrow>
        <mo>+</mo>
        <mrow>
         <mi>z</mi>
         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <mrow>
          <mo>(</mo>
          <mrow>
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           </mrow>
           <mo>+</mo>
           <mrow>
            <mn>2</mn>
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           </mrow>
          </mrow>
          <mo>)</mo>
         </mrow>
        </mrow>
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         <mi>y</mi>
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      </mfrac>
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     <mfrac>
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     </mfrac>
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      <mfrac>
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      <mfrac>
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          </msup>
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        </mrow>
       </msqrt>
      </mrow>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
    </mrow>
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     <mo>[</mo>
     <mfrac>
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        </mrow>
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         <mi>y</mi>
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       <mo>+</mo>
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          </mrow>
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           <mi>&ImaginaryI;</mi>
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          </mrow>
         </mrow>
         <mo>)</mo>
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       </mrow>
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         </mrow>
         <mo>+</mo>
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         </mrow>
        </mrow>
        <mo>)</mo>
       </mrow>
       <mn>2</mn>
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     </mfrac>
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      <mfrac>
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           </mrow>
          </mrow>
          <mo>)</mo>
         </mrow>
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         <mi>z</mi>
        </mrow>
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           <mrow>
            <mn>4</mn>
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          </mrow>
         </msqrt>
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       </mrow>
       <msup>
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          <mrow>
           <mn>2</mn>
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          </mrow>
         </mrow>
         <mo>)</mo>
        </mrow>
        <mn>2</mn>
       </msup>
      </mfrac>
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    </mrow>
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      <mfrac>
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         </mrow>
        </mrow>
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        </mrow>
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      </mfrac>
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         <mo>+</mo>
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          <mi>z</mi>
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            <mo>+</mo>
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            </mrow>
           </mrow>
           <mo>)</mo>
          </mrow>
         </mrow>
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            <mo>+</mo>
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       </mfrac>
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       </mfrac>
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</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 In[5]:=
</p>



<p class="Input">
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     </mrow>
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<p class="CellLabel">
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</p>



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    </mrow>
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</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 In[6]:=
</p>



<p class="Input">
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</p>

<p class="Message">
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   <mi>General</mi>
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  <semantics>
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    <mtext>Possible spelling error: new symbol name \&quot;</mtext>
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    <mtext>\&quot; is similar to existing symbol \&quot;</mtext>
    <mi>NEside</mi>
    <mtext>\&quot;. </mtext>
    <maction actiontype='highlight'>
     <mi>More&hellip;</mi>
    </maction>
   </mrow>
   <annotation encoding='Mathematica'>&quot;Possible spelling error: new symbol name \\\&quot;\\!\\(NWside\\)\\\&quot; is similar to existing symbol \\\&quot;\\!\\(NEside\\)\\\&quot;. \\!\\(\\*ButtonBox[\\\&quot;More\[Ellipsis]\\\&quot;, ButtonStyle-&gt;\\\&quot;RefGuideLinkText\\\&quot;, ButtonFrame-&gt;None, ButtonData:&gt;\\\&quot;General::spell1\\\&quot;]\\)&quot;</annotation>
  </semantics>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 Out[6]=
</p>



<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
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  <mo>[</mo>
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   <mrow>
    <mfrac>
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     <mfrac>
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        <mrow>
         <mfrac>
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         </mfrac>
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           <mrow>
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         </mrow>
        </mrow>
        <mo>+</mo>
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      </mrow>
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     </msup>
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      <mi>z</mi>
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     </msup>
    </mrow>
   </msqrt>
  </mrow>
  <mo>]</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Text">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'
    mathematica:form='TraditionalForm'
    xmlns:mathematica='http://www.wolfram.com/XML/'>
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   <mstyle mathsize='24'>
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    </msub>
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    </mrow>
   </mrow>
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     <mfrac>
      <mrow>
       <mo>-</mo>
       <mi>dt</mi>
      </mrow>
      <mn>2</mn>
     </mfrac>
    </mrow>
   </mrow>
   <mtext> </mtext>
   <mo>+</mo>
   <mtext> </mtext>
   <mrow>
    <msubsup>
     <mo>&Integral;</mo>
     <mn>0</mn>
     <mn>1</mn>
    </msubsup>
    <mtext> </mtext>
    <mrow>
     <mi>NWside</mi>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mfrac>
      <mrow>
       <mo>-</mo>
       <mi>dt</mi>
      </mrow>
      <mn>2</mn>
     </mfrac>
    </mrow>
   </mrow>
   <mtext> </mtext>
   <mo>+</mo>
   <mtext> </mtext>
   <mrow>
    <msubsup>
     <mo>&Integral;</mo>
     <mn>0</mn>
     <mn>1</mn>
    </msubsup>
    <mtext> </mtext>
    <mrow>
     <mi>Bottomside</mi>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mi>dt</mi>
    </mrow>
   </mrow>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 In[7]:=
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>integrand</mi>
  <mtext> </mtext>
  <mo>=</mo>
  <mrow>
   <mi>Simplify</mi>
   <mo>[</mo>
   <mtext> </mtext>
   <mrow>
    <mfrac>
     <mrow>
      <mo>-</mo>
      <mrow>
       <mo>(</mo>
       <mrow>
        <mi>NEside</mi>
        <mtext> </mtext>
        <mo>+</mo>
        <mtext> </mtext>
        <mi>NWside</mi>
       </mrow>
       <mo>)</mo>
      </mrow>
     </mrow>
     <mn>2</mn>
    </mfrac>
    <mtext> </mtext>
    <mo>+</mo>
    <mi>Bottomside</mi>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 Out[7]=
</p>



<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mrow>
   <mi>Log</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mi>y</mi>
    <mo>+</mo>
    <msqrt>
     <mrow>
      <mfrac>
       <mn>1</mn>
       <mn>4</mn>
      </mfrac>
      <mo>+</mo>
      <msup>
       <mi>t</mi>
       <mn>2</mn>
      </msup>
      <mo>+</mo>
      <mi>x</mi>
      <mo>+</mo>
      <msup>
       <mi>x</mi>
       <mn>2</mn>
      </msup>
      <mo>-</mo>
      <mrow>
       <mi>t</mi>
       <mo>&InvisibleTimes;</mo>
       <mrow>
        <mo>(</mo>
        <mrow>
         <mn>1</mn>
         <mo>+</mo>
         <mrow>
          <mn>2</mn>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <mi>x</mi>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>)</mo>
       </mrow>
      </mrow>
      <mo>+</mo>
      <msup>
       <mi>y</mi>
       <mn>2</mn>
      </msup>
      <mo>+</mo>
      <msup>
       <mi>z</mi>
       <mn>2</mn>
      </msup>
     </mrow>
    </msqrt>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
  <mo>-</mo>
  <mrow>
   <mfrac>
    <mn>1</mn>
    <mn>2</mn>
   </mfrac>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mrow>
    <mi>Log</mi>
    <mo>[</mo>
    <mrow>
     <mrow>
      <mfrac>
       <mn>1</mn>
       <mn>2</mn>
      </mfrac>
      <mo>&InvisibleTimes;</mo>
      <msqrt>
       <mn>3</mn>
      </msqrt>
      <mo>&InvisibleTimes;</mo>
      <mrow>
       <mo>(</mo>
       <mrow>
        <mrow>
         <mo>-</mo>
         <mn>1</mn>
        </mrow>
        <mo>+</mo>
        <mi>t</mi>
       </mrow>
       <mo>)</mo>
      </mrow>
     </mrow>
     <mo>+</mo>
     <mi>y</mi>
     <mo>+</mo>
     <msqrt>
      <mrow>
       <mfrac>
        <msup>
         <mi>t</mi>
         <mn>2</mn>
        </msup>
        <mn>4</mn>
       </mfrac>
       <mo>+</mo>
       <mrow>
        <mi>t</mi>
        <mo>&InvisibleTimes;</mo>
        <mi>x</mi>
       </mrow>
       <mo>+</mo>
       <msup>
        <mi>x</mi>
        <mn>2</mn>
       </msup>
       <mo>+</mo>
       <msup>
        <mrow>
         <mo>(</mo>
         <mrow>
          <mrow>
           <mfrac>
            <mn>1</mn>
            <mn>2</mn>
           </mfrac>
           <mo>&InvisibleTimes;</mo>
           <msqrt>
            <mn>3</mn>
           </msqrt>
           <mo>&InvisibleTimes;</mo>
           <mrow>
            <mo>(</mo>
            <mrow>
             <mrow>
              <mo>-</mo>
              <mn>1</mn>
             </mrow>
             <mo>+</mo>
             <mi>t</mi>
            </mrow>
            <mo>)</mo>
           </mrow>
          </mrow>
          <mo>+</mo>
          <mi>y</mi>
         </mrow>
         <mo>)</mo>
        </mrow>
        <mn>2</mn>
       </msup>
       <mo>+</mo>
       <msup>
        <mi>z</mi>
        <mn>2</mn>
       </msup>
      </mrow>
     </msqrt>
    </mrow>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
  </mrow>
  <mo>-</mo>
  <mrow>
   <mfrac>
    <mn>1</mn>
    <mn>2</mn>
   </mfrac>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mrow>
    <mi>Log</mi>
    <mo>[</mo>
    <mrow>
     <mrow>
      <mo>-</mo>
      <mfrac>
       <mrow>
        <msqrt>
         <mn>3</mn>
        </msqrt>
        <mo>&InvisibleTimes;</mo>
        <mi>t</mi>
       </mrow>
       <mn>2</mn>
      </mfrac>
     </mrow>
     <mo>+</mo>
     <mi>y</mi>
     <mo>+</mo>
     <msqrt>
      <mrow>
       <mfrac>
        <mn>1</mn>
        <mn>4</mn>
       </mfrac>
       <mo>+</mo>
       <msup>
        <mi>t</mi>
        <mn>2</mn>
       </msup>
       <mo>-</mo>
       <mi>x</mi>
       <mo>+</mo>
       <msup>
        <mi>x</mi>
        <mn>2</mn>
       </msup>
       <mo>+</mo>
       <msup>
        <mi>y</mi>
        <mn>2</mn>
       </msup>
       <mo>+</mo>
       <mrow>
        <mi>t</mi>
        <mo>&InvisibleTimes;</mo>
        <mrow>
         <mo>(</mo>
         <mrow>
          <mrow>
           <mo>-</mo>
           <mfrac>
            <mn>1</mn>
            <mn>2</mn>
           </mfrac>
          </mrow>
          <mo>+</mo>
          <mi>x</mi>
          <mo>-</mo>
          <mrow>
           <msqrt>
            <mn>3</mn>
           </msqrt>
           <mo>&InvisibleTimes;</mo>
           <mi>y</mi>
          </mrow>
         </mrow>
         <mo>)</mo>
        </mrow>
       </mrow>
       <mo>+</mo>
       <msup>
        <mi>z</mi>
        <mn>2</mn>
       </msup>
      </mrow>
     </msqrt>
    </mrow>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Text">
 The following attempt to find a closed-form integral seems to take &quot;forever&quot; to evaluate and I ended up aborting it, then continuing to evaluate the remainder of the notebook.
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>PotXYZ</mi>
  <mtext> </mtext>
  <mo>=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mi>Integrate</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mi>integrand</mi>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mo>{</mo>
     <mrow>
      <mi>t</mi>
      <mo>,</mo>
      <mn>0</mn>
      <mo>,</mo>
      <mn>1</mn>
     </mrow>
     <mo>}</mo>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mi>Assumptions</mi>
     <mo>&rightarrow;</mo>
     <mrow>
      <mrow>
       <mi>x</mi>
       <mo>&Element;</mo>
       <mi>Reals</mi>
      </mrow>
      <mo>&amp;&amp;</mo>
      <mrow>
       <mi>y</mi>
       <mo>&Element;</mo>
       <mtext> </mtext>
       <mi>Reals</mi>
      </mrow>
      <mo>&amp;&amp;</mo>
      <mrow>
       <mi>z</mi>
       <mo>&gt;</mo>
       <mn>0</mn>
      </mrow>
     </mrow>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Text">
 Doing the same integral numerically
</p>



<p class="CellLabel">
 In[8]:=
</p>



<p class="Input">
 <a id="mmtag_15_NIntegratexx"></a>
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mrow>
   <mi>Pot</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mtext>X_</mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>Y_</mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>Z_</mtext>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
  <mtext> </mtext>
  <mo>:=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mi>NIntegrate</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mrow>
     <mi>Evaluate</mi>
     <mo>[</mo>
     <mrow>
      <mi>integrand</mi>
      <mo>/.</mo>
      <mrow>
       <mo>{</mo>
       <mrow>
        <mrow>
         <mi>x</mi>
         <mo>&rightarrow;</mo>
         <mi>X</mi>
        </mrow>
        <mo>,</mo>
        <mrow>
         <mi>y</mi>
         <mo>&rightarrow;</mo>
         <mi>Y</mi>
        </mrow>
        <mo>,</mo>
        <mrow>
         <mi>z</mi>
         <mo>&rightarrow;</mo>
         <mi>Z</mi>
        </mrow>
       </mrow>
       <mo>}</mo>
      </mrow>
     </mrow>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mo>{</mo>
     <mrow>
      <mi>t</mi>
      <mo>,</mo>
      <mn>0</mn>
      <mo>,</mo>
      <mn>1</mn>
     </mrow>
     <mo>}</mo>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 In[9]:=
</p>



<p class="Input">
 <a id="mmtag_15_ContourPlotxx__triangular_charged_patch"></a>
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>ContourPlot</mi>
  <mo>[</mo>
  <mrow>
   <mrow>
    <mi>Pot</mi>
    <mo>[</mo>
    <mrow>
     <mi>a</mi>
     <mo>,</mo>
     <mi>b</mi>
     <mo>,</mo>
     <mrow>
      <mn>1</mn>
      <mo>/</mo>
      <mn>10</mn>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>{</mo>
    <mrow>
     <mi>a</mi>
     <mo>,</mo>
     <mrow>
      <mo>-</mo>
      <mn>1</mn>
     </mrow>
     <mo>,</mo>
     <mn>1</mn>
    </mrow>
    <mo>}</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>{</mo>
    <mrow>
     <mi>b</mi>
     <mo>,</mo>
     <mrow>
      <mo>-</mo>
      <mtext>.5</mtext>
     </mrow>
     <mo>,</mo>
     <mn>1.5</mn>
    </mrow>
    <mo>}</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mi>Contours</mi>
    <mo>&rightarrow;</mo>
    <mn>8</mn>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mi>ColorFunction</mi>
    <mo>&rightarrow;</mo>
    <mrow>
     <mo>(</mo>
     <mrow>
      <mrow>
       <mi>Hue</mi>
       <mo>[</mo>
       <mrow>
        <mn>1</mn>
        <mtext> </mtext>
        <mo>-</mo>
        <mrow>
         <mn>0.66</mn>
         <mo>*</mo>
         <mtext>#</mtext>
        </mrow>
       </mrow>
       <mo>]</mo>
      </mrow>
      <mo>&amp;</mo>
     </mrow>
     <mo>)</mo>
    </mrow>
   </mrow>
  </mrow>
  <mtext> </mtext>
  <mo>]</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Graphics">
 <img src="HTMLFiles/Lecture-15_5.gif" alt="[Graphics:HTMLFiles/Lecture-15_5.gif]"  width="576" height="576"  style="vertical-align:middle" />
</p>

<p class="CellLabel">
 Out[9]=
</p>



<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>&hybull;</mo>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>ContourGraphics</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mo>&hybull;</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Subtitle">
 Surfaces
</p>



<p class="Text">
 Now we look at several different ways in which surfaces can be represented algebraically...
</p>



<p class="Section">
 <a id="mmtag_15_surfaces__forms__zxfxx"></a>
 <a id="yx"></a>
 Surface of the form: (z=f(x,y))
</p>



<p class="CellLabel">
 In[10]:=
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mrow>
   <mi>GraphFunction</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mtext>x_</mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>y_</mtext>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
  <mtext> </mtext>
  <mo>:=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mfrac>
   <mrow>
    <mrow>
     <mo>(</mo>
     <mrow>
      <mi>x</mi>
      <mo>-</mo>
      <mi>y</mi>
     </mrow>
     <mo>)</mo>
    </mrow>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mrow>
     <mo>(</mo>
     <mrow>
      <mi>x</mi>
      <mo>+</mo>
      <mi>y</mi>
     </mrow>
     <mo>)</mo>
    </mrow>
   </mrow>
   <mrow>
    <mn>1</mn>
    <mtext> </mtext>
    <mo>+</mo>
    <mtext> </mtext>
    <msup>
     <mrow>
      <mo>(</mo>
      <mrow>
       <mi>x</mi>
       <mo>+</mo>
       <mi>y</mi>
      </mrow>
      <mo>)</mo>
     </mrow>
     <mn>2</mn>
    </msup>
   </mrow>
  </mfrac>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 In[11]:=
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>Plot3D</mi>
  <mo>[</mo>
  <mrow>
   <mrow>
    <mi>Evaluate</mi>
    <mo>[</mo>
    <mrow>
     <mi>GraphFunction</mi>
     <mo>[</mo>
     <mrow>
      <mi>x</mi>
      <mo>,</mo>
      <mi>y</mi>
     </mrow>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>{</mo>
    <mrow>
     <mi>x</mi>
     <mo>,</mo>
     <mrow>
      <mo>-</mo>
      <mn>1</mn>
     </mrow>
     <mo>,</mo>
     <mn>1</mn>
    </mrow>
    <mo>}</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>{</mo>
    <mrow>
     <mi>y</mi>
     <mo>,</mo>
     <mrow>
      <mo>-</mo>
      <mn>1</mn>
     </mrow>
     <mo>,</mo>
     <mn>1</mn>
    </mrow>
    <mo>}</mo>
   </mrow>
  </mrow>
  <mo>]</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Graphics">
 <img src="HTMLFiles/Lecture-15_6.gif" alt="[Graphics:HTMLFiles/Lecture-15_6.gif]"  width="576" height="467"  style="vertical-align:middle" />
</p>

<p class="CellLabel">
 Out[11]=
</p>



<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>&hybull;</mo>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>SurfaceGraphics</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mo>&hybull;</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Section">
 <a id="mmtag_15_surfaces__forms__xxu_vx_yxu_vx_zxu_vx"></a>
 Surface of the form: (x(u,v), y(u,v), z(u,v))
</p>



<p class="CellLabel">
 In[12]:=
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mrow>
   <mi>SurfaceParametric</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mtext>u_</mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>v_</mtext>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
  <mtext> </mtext>
  <mo>:=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mo>{</mo>
   <mrow>
    <mrow>
     <mrow>
      <mi>Cos</mi>
      <mo>[</mo>
      <mi>u</mi>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mi>v</mi>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mrow>
     <mi>u</mi>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mrow>
      <mi>Cos</mi>
      <mo>[</mo>
      <mrow>
       <mi>u</mi>
       <mo>+</mo>
       <mi>v</mi>
      </mrow>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mrow>
     <mi>Cos</mi>
     <mo>[</mo>
     <mi>u</mi>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>}</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 In[13]:=
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>ParametricPlot3D</mi>
  <mo>[</mo>
  <mrow>
   <mrow>
    <mi>Evaluate</mi>
    <mo>[</mo>
    <mrow>
     <mi>SurfaceParametric</mi>
     <mo>[</mo>
     <mrow>
      <mi>u</mi>
      <mo>,</mo>
      <mi>v</mi>
     </mrow>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>{</mo>
    <mrow>
     <mi>u</mi>
     <mo>,</mo>
     <mrow>
      <mo>-</mo>
      <mn>2</mn>
     </mrow>
     <mo>,</mo>
     <mn>2</mn>
    </mrow>
    <mo>}</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>{</mo>
    <mrow>
     <mi>v</mi>
     <mo>,</mo>
     <mrow>
      <mo>-</mo>
      <mn>2</mn>
     </mrow>
     <mo>,</mo>
     <mn>2</mn>
    </mrow>
    <mo>}</mo>
   </mrow>
  </mrow>
  <mo>]</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Graphics">
 <img src="HTMLFiles/Lecture-15_7.gif" alt="[Graphics:HTMLFiles/Lecture-15_7.gif]"  width="576" height="454"  style="vertical-align:middle" />
</p>

<p class="CellLabel">
 Out[13]=
</p>



<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>&hybull;</mo>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>Graphics3D</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mo>&hybull;</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Subsubsection">
 Here is a view of the same function from a different perspective...
</p>



<p class="CellLabel">
 In[14]:=
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>ParametricPlot3D</mi>
  <mo>[</mo>
  <mrow>
   <mrow>
    <mi>Evaluate</mi>
    <mo>[</mo>
    <mrow>
     <mi>SurfaceParametric</mi>
     <mo>[</mo>
     <mrow>
      <mi>u</mi>
      <mo>,</mo>
      <mi>v</mi>
     </mrow>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>{</mo>
    <mrow>
     <mi>u</mi>
     <mo>,</mo>
     <mrow>
      <mo>-</mo>
      <mn>2</mn>
     </mrow>
     <mo>,</mo>
     <mn>2</mn>
    </mrow>
    <mo>}</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>{</mo>
    <mrow>
     <mi>v</mi>
     <mo>,</mo>
     <mrow>
      <mo>-</mo>
      <mn>2</mn>
     </mrow>
     <mo>,</mo>
     <mn>2</mn>
    </mrow>
    <mo>}</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mi>ViewPoint</mi>
    <mo>-&gt;</mo>
    <mrow>
     <mo>{</mo>
     <mrow>
      <mn>1.632</mn>
      <mo>,</mo>
      <mtext> </mtext>
      <mn>0.625</mn>
      <mo>,</mo>
      <mtext> </mtext>
      <mrow>
       <mo>-</mo>
       <mn>0.972</mn>
      </mrow>
     </mrow>
     <mo>}</mo>
    </mrow>
   </mrow>
  </mrow>
  <mo>]</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Graphics">
 <img src="HTMLFiles/Lecture-15_8.gif" alt="[Graphics:HTMLFiles/Lecture-15_8.gif]"  width="576" height="416"  style="vertical-align:middle" />
</p>

<p class="CellLabel">
 Out[14]=
</p>



<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>&hybull;</mo>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>Graphics3D</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mo>&hybull;</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Text">
 The next statement plots the same parametric function over a somewhat larger range of <span style='font-style: italic;'>u </span>and <span style='font-style: italic;'>v</span>, using a clever strategy that gradually builds up the surface and serves to aid visualization of itss complex shape. After computing the sequence of plots, select them and close the group, then animate the collection.
</p>



<p class="CellLabel">
 In[15]:=
</p>



<p class="Input">
 <a id="mmtag_15_animation__surface_development_with_boundaries"></a>
 <a id="mmtag_15_ParametricPlot3Dxx"></a>
 <a id="mmtag_15_Roundxx"></a>
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>Table</mi>
  <mo>[</mo>
  <mrow>
   <mrow>
    <mi>ParametricPlot3D</mi>
    <mo>[</mo>
    <mrow>
     <mrow>
      <mi>Evaluate</mi>
      <mo>[</mo>
      <mrow>
       <mi>SurfaceParametric</mi>
       <mo>[</mo>
       <mrow>
        <mi>u</mi>
        <mo>,</mo>
        <mi>v</mi>
       </mrow>
       <mo>]</mo>
      </mrow>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
     <mo>,</mo>
     <mrow>
      <mo>{</mo>
      <mrow>
       <mi>u</mi>
       <mo>,</mo>
       <mrow>
        <mo>-</mo>
        <mi>ep</mi>
       </mrow>
       <mo>,</mo>
       <mi>ep</mi>
      </mrow>
      <mo>}</mo>
     </mrow>
     <mo>,</mo>
     <mrow>
      <mo>{</mo>
      <mrow>
       <mi>v</mi>
       <mo>,</mo>
       <mrow>
        <mo>-</mo>
        <mi>ep</mi>
       </mrow>
       <mo>,</mo>
       <mi>ep</mi>
      </mrow>
      <mo>}</mo>
     </mrow>
     <mo>,</mo>
     <mrow>
      <mi>PlotRange</mi>
      <mo>&rightarrow;</mo>
      <mrow>
       <mo>{</mo>
       <mrow>
        <mrow>
         <mo>{</mo>
         <mrow>
          <mrow>
           <mo>-</mo>
           <mn>4</mn>
          </mrow>
          <mo>,</mo>
          <mn>4</mn>
         </mrow>
         <mo>}</mo>
        </mrow>
        <mo>,</mo>
        <mrow>
         <mo>{</mo>
         <mrow>
          <mrow>
           <mo>-</mo>
           <mn>4</mn>
          </mrow>
          <mo>,</mo>
          <mn>4</mn>
         </mrow>
         <mo>}</mo>
        </mrow>
        <mo>,</mo>
        <mrow>
         <mo>{</mo>
         <mrow>
          <mrow>
           <mo>-</mo>
           <mn>1</mn>
          </mrow>
          <mo>,</mo>
          <mn>1</mn>
         </mrow>
         <mo>}</mo>
        </mrow>
       </mrow>
       <mo>}</mo>
      </mrow>
     </mrow>
     <mo>,</mo>
     <mrow>
      <mi>PlotPoints</mi>
      <mo>&rightarrow;</mo>
      <mrow>
       <mo>{</mo>
       <mrow>
        <mrow>
         <mn>1</mn>
         <mo>+</mo>
         <mrow>
          <mi>Round</mi>
          <mo>[</mo>
          <mrow>
           <mi>ep</mi>
           <mo>/</mo>
           <mtext>.125</mtext>
          </mrow>
          <mo>]</mo>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>,</mo>
        <mrow>
         <mn>1</mn>
         <mo>+</mo>
         <mrow>
          <mi>Round</mi>
          <mo>[</mo>
          <mrow>
           <mi>ep</mi>
           <mo>/</mo>
           <mtext>.125</mtext>
          </mrow>
          <mo>]</mo>
         </mrow>
        </mrow>
       </mrow>
       <mo>}</mo>
      </mrow>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>{</mo>
    <mrow>
     <mi>ep</mi>
     <mo>,</mo>
     <mtext>.125</mtext>
     <mo>,</mo>
     <mn>4.25</mn>
     <mo>,</mo>
     <mtext>.125</mtext>
    </mrow>
    <mo>}</mo>
   </mrow>
  </mrow>
  <mo>]</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Graphics">
	<a href="HTML/HTMLLinks/Lecture-15_1.html"><img src="HTMLFiles/Lecture-15_43.gif" alt="[Graphics:HTMLFiles/Lecture-15_43.gif]"  width="576" height="424"  style="vertical-align:middle" /></a>
</p>

<p class="CellLabel">
 Out[15]=
</p>



<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>{</mo>
  <mrow>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
  </mrow>
  <mo>}</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Section">
 Surface of the form: (F(x,y,z) = constant)
</p>



<p class="CellLabel">
 In[16]:=
</p>



<p class="Input">
 <a id="mmtag_15_Packages__ContourPlot3D"></a>
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>&lt;&lt;</mo>
  <mtext>Graphics`ContourPlot3D`</mtext>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 In[17]:=
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>ConstFunction</mi>
  <mtext> </mtext>
  <mo>=</mo>
  <mtext>  </mtext>
  <mrow>
   <msup>
    <mi>x</mi>
    <mn>2</mn>
   </msup>
   <mtext> </mtext>
   <mo>-</mo>
   <mrow>
    <mn>4</mn>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>x</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>y</mi>
   </mrow>
   <mtext> </mtext>
   <mo>+</mo>
   <mtext> </mtext>
   <msup>
    <mi>y</mi>
    <mn>2</mn>
   </msup>
   <mtext> </mtext>
   <mo>+</mo>
   <mtext> </mtext>
   <msup>
    <mi>z</mi>
    <mn>2</mn>
   </msup>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 Out[17]=
</p>



<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <msup>
   <mi>x</mi>
   <mn>2</mn>
  </msup>
  <mo>-</mo>
  <mrow>
   <mn>4</mn>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>x</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>y</mi>
  </mrow>
  <mo>+</mo>
  <msup>
   <mi>y</mi>
   <mn>2</mn>
  </msup>
  <mo>+</mo>
  <msup>
   <mi>z</mi>
   <mn>2</mn>
  </msup>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 In[18]:=
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>ContourPlot3D</mi>
  <mo>[</mo>
  <mrow>
   <mi>ConstFunction</mi>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>{</mo>
    <mrow>
     <mi>x</mi>
     <mo>,</mo>
     <mrow>
      <mo>-</mo>
      <mn>1</mn>
     </mrow>
     <mo>,</mo>
     <mn>1</mn>
    </mrow>
    <mo>}</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>{</mo>
    <mrow>
     <mi>y</mi>
     <mo>,</mo>
     <mrow>
      <mo>-</mo>
      <mn>1</mn>
     </mrow>
     <mo>,</mo>
     <mn>1</mn>
    </mrow>
    <mo>}</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>{</mo>
    <mrow>
     <mi>z</mi>
     <mo>,</mo>
     <mrow>
      <mo>-</mo>
      <mn>1</mn>
     </mrow>
     <mo>,</mo>
     <mn>1</mn>
    </mrow>
    <mo>}</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mi>Contours</mi>
    <mo>&rightarrow;</mo>
    <mrow>
     <mo>{</mo>
     <mn>6</mn>
     <mo>}</mo>
    </mrow>
   </mrow>
  </mrow>
  <mo>]</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Graphics">
 <img src="HTMLFiles/Lecture-15_44.gif" alt="[Graphics:HTMLFiles/Lecture-15_44.gif]"  width="531" height="576"  style="vertical-align:middle" />
</p>

<p class="CellLabel">
 Out[18]=
</p>



<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>&hybull;</mo>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>Graphics3D</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mo>&hybull;</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Subsubsection">
 The following statements produce contour plots of the same function, using two different methods for colorizing the surfaces...
</p>



<p class="CellLabel">
 In[19]:=
</p>



<p class="Input">
 <a id="mmtag_15_delaying_graphics__DisplayFunction_Identidy"></a>
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>cpa</mi>
  <mtext> </mtext>
  <mo>=</mo>
  <mrow>
   <mi>ContourPlot3D</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mrow>
     <msup>
      <mi>x</mi>
      <mn>2</mn>
     </msup>
     <mtext> </mtext>
     <mo>-</mo>
     <mrow>
      <mn>4</mn>
      <mo>&InvisibleTimes;</mo>
      <mi>x</mi>
      <mo>&InvisibleTimes;</mo>
      <mi>y</mi>
     </mrow>
     <mtext> </mtext>
     <mo>+</mo>
     <mtext> </mtext>
     <msup>
      <mi>y</mi>
      <mn>2</mn>
     </msup>
     <mtext> </mtext>
     <mo>+</mo>
     <mtext> </mtext>
     <mrow>
      <mi>y</mi>
      <mo>&InvisibleTimes;</mo>
      <mi>x</mi>
      <mo>&InvisibleTimes;</mo>
      <msup>
       <mi>z</mi>
       <mn>2</mn>
      </msup>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mo>{</mo>
     <mrow>
      <mi>x</mi>
      <mo>,</mo>
      <mrow>
       <mo>-</mo>
       <mn>3</mn>
      </mrow>
      <mo>,</mo>
      <mn>3</mn>
     </mrow>
     <mo>}</mo>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mo>{</mo>
     <mrow>
      <mi>y</mi>
      <mo>,</mo>
      <mrow>
       <mo>-</mo>
       <mn>3</mn>
      </mrow>
      <mo>,</mo>
      <mn>3</mn>
     </mrow>
     <mo>}</mo>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mo>{</mo>
     <mrow>
      <mi>z</mi>
      <mo>,</mo>
      <mrow>
       <mo>-</mo>
       <mn>3</mn>
      </mrow>
      <mo>,</mo>
      <mn>3</mn>
     </mrow>
     <mo>}</mo>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mi>Contours</mi>
     <mo>&rightarrow;</mo>
     <mrow>
      <mo>{</mo>
      <mrow>
       <mn>0</mn>
       <mo>,</mo>
       <mn>2</mn>
       <mo>,</mo>
       <mn>8</mn>
      </mrow>
      <mo>}</mo>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mi>PlotPoints</mi>
     <mo>&rightarrow;</mo>
     <mrow>
      <mo>{</mo>
      <mrow>
       <mn>5</mn>
       <mo>,</mo>
       <mn>7</mn>
      </mrow>
      <mo>}</mo>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mi>DisplayFunction</mi>
     <mo>&rightarrow;</mo>
     <mi>Identity</mi>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 Out[19]=
</p>



<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>&hybull;</mo>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>Graphics3D</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mo>&hybull;</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 In[20]:=
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>cpb</mi>
  <mtext> </mtext>
  <mo>=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mi>ContourPlot3D</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mrow>
     <msup>
      <mi>x</mi>
      <mn>2</mn>
     </msup>
     <mtext> </mtext>
     <mo>-</mo>
     <mrow>
      <mn>4</mn>
      <mo>&InvisibleTimes;</mo>
      <mi>x</mi>
      <mo>&InvisibleTimes;</mo>
      <mi>y</mi>
     </mrow>
     <mtext> </mtext>
     <mo>+</mo>
     <mtext> </mtext>
     <msup>
      <mi>y</mi>
      <mn>2</mn>
     </msup>
     <mtext> </mtext>
     <mo>+</mo>
     <mtext> </mtext>
     <mrow>
      <mi>y</mi>
      <mo>&InvisibleTimes;</mo>
      <mi>x</mi>
      <mo>&InvisibleTimes;</mo>
      <msup>
       <mi>z</mi>
       <mn>2</mn>
      </msup>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mo>{</mo>
     <mrow>
      <mi>x</mi>
      <mo>,</mo>
      <mrow>
       <mo>-</mo>
       <mn>3</mn>
      </mrow>
      <mo>,</mo>
      <mn>3</mn>
     </mrow>
     <mo>}</mo>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mo>{</mo>
     <mrow>
      <mi>y</mi>
      <mo>,</mo>
      <mrow>
       <mo>-</mo>
       <mn>3</mn>
      </mrow>
      <mo>,</mo>
      <mn>3</mn>
     </mrow>
     <mo>}</mo>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mo>{</mo>
     <mrow>
      <mi>z</mi>
      <mo>,</mo>
      <mrow>
       <mo>-</mo>
       <mn>3</mn>
      </mrow>
      <mo>,</mo>
      <mn>3</mn>
     </mrow>
     <mo>}</mo>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mi>Contours</mi>
     <mo>&rightarrow;</mo>
     <mrow>
      <mo>{</mo>
      <mrow>
       <mn>0</mn>
       <mo>,</mo>
       <mn>2</mn>
       <mo>,</mo>
       <mn>8</mn>
      </mrow>
      <mo>}</mo>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mi>PlotPoints</mi>
     <mtext> </mtext>
     <mo>&rightarrow;</mo>
     <mtext> </mtext>
     <mrow>
      <mo>{</mo>
      <mrow>
       <mn>5</mn>
       <mo>,</mo>
       <mn>7</mn>
      </mrow>
      <mo>}</mo>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mi>ContourStyle</mi>
     <mo>&rightarrow;</mo>
     <mtext> </mtext>
     <mrow>
      <mo>{</mo>
      <mrow>
       <mrow>
        <mo>{</mo>
        <mrow>
         <mi>Hue</mi>
         <mo>[</mo>
         <mn>0</mn>
         <mo>]</mo>
        </mrow>
        <mo>}</mo>
       </mrow>
       <mo>,</mo>
       <mrow>
        <mo>{</mo>
        <mrow>
         <mi>Hue</mi>
         <mo>[</mo>
         <mtext>.25</mtext>
         <mo>]</mo>
        </mrow>
        <mo>}</mo>
       </mrow>
       <mo>,</mo>
       <mrow>
        <mo>{</mo>
        <mrow>
         <mi>Hue</mi>
         <mo>[</mo>
         <mtext>.5</mtext>
         <mo>]</mo>
        </mrow>
        <mo>}</mo>
       </mrow>
      </mrow>
      <mo>}</mo>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mi>Lighting</mi>
     <mo>&rightarrow;</mo>
     <mi>False</mi>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mi>DisplayFunction</mi>
     <mo>&rightarrow;</mo>
     <mi>Identity</mi>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 Out[20]=
</p>



<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>&hybull;</mo>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>Graphics3D</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mo>&hybull;</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 In[21]:=
</p>



<p class="Input">
 <a id="mmtag_15_GraphicsArrayxx"></a>
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>Show</mi>
  <mo>[</mo>
  <mrow>
   <mi>GraphicsArray</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mo>{</mo>
    <mrow>
     <mi>cpa</mi>
     <mo>,</mo>
     <mi>cpb</mi>
    </mrow>
    <mo>}</mo>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
  <mo>]</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Graphics">
 <img src="HTMLFiles/Lecture-15_45.gif" alt="[Graphics:HTMLFiles/Lecture-15_45.gif]"  width="926" height="479"  style="vertical-align:middle" />
</p>

<p class="CellLabel">
 Out[21]=
</p>



<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>&hybull;</mo>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>GraphicsArray</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mo>&hybull;</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 In[22]:=
</p>



<p class="Input">
 <a id="mmtag_15_animation__ContourPlot3Dxx"></a>
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>Table</mi>
  <mo>[</mo>
  <mrow>
   <mrow>
    <mi>ContourPlot3D</mi>
    <mo>[</mo>
    <mrow>
     <mrow>
      <msup>
       <mi>x</mi>
       <mn>2</mn>
      </msup>
      <mtext> </mtext>
      <mo>-</mo>
      <mrow>
       <mn>4</mn>
       <mo>&InvisibleTimes;</mo>
       <mi>x</mi>
       <mo>&InvisibleTimes;</mo>
       <mi>y</mi>
      </mrow>
      <mtext> </mtext>
      <mo>+</mo>
      <mtext> </mtext>
      <msup>
       <mi>y</mi>
       <mn>2</mn>
      </msup>
      <mtext> </mtext>
      <mo>+</mo>
      <mtext> </mtext>
      <mrow>
       <mi>y</mi>
       <mo>&InvisibleTimes;</mo>
       <mi>x</mi>
       <mo>&InvisibleTimes;</mo>
       <msup>
        <mi>z</mi>
        <mn>2</mn>
       </msup>
      </mrow>
     </mrow>
     <mo>,</mo>
     <mrow>
      <mo>{</mo>
      <mrow>
       <mi>x</mi>
       <mo>,</mo>
       <mrow>
        <mo>-</mo>
        <mn>3</mn>
       </mrow>
       <mo>,</mo>
       <mn>3</mn>
      </mrow>
      <mo>}</mo>
     </mrow>
     <mo>,</mo>
     <mrow>
      <mo>{</mo>
      <mrow>
       <mi>y</mi>
       <mo>,</mo>
       <mrow>
        <mo>-</mo>
        <mn>3</mn>
       </mrow>
       <mo>,</mo>
       <mn>3</mn>
      </mrow>
      <mo>}</mo>
     </mrow>
     <mo>,</mo>
     <mrow>
      <mo>{</mo>
      <mrow>
       <mi>z</mi>
       <mo>,</mo>
       <mrow>
        <mo>-</mo>
        <mn>3</mn>
       </mrow>
       <mo>,</mo>
       <mn>3</mn>
      </mrow>
      <mo>}</mo>
     </mrow>
     <mo>,</mo>
     <mrow>
      <mi>Contours</mi>
      <mo>-&gt;</mo>
      <mrow>
       <mo>{</mo>
       <mi>i</mi>
       <mo>}</mo>
      </mrow>
     </mrow>
     <mo>,</mo>
     <mrow>
      <mi>PlotPoints</mi>
      <mo>&rightarrow;</mo>
      <mrow>
       <mo>{</mo>
       <mrow>
        <mn>5</mn>
        <mo>,</mo>
        <mn>7</mn>
       </mrow>
       <mo>}</mo>
      </mrow>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>{</mo>
    <mrow>
     <mi>i</mi>
     <mo>,</mo>
     <mrow>
      <mo>-</mo>
      <mn>2</mn>
     </mrow>
     <mo>,</mo>
     <mn>10</mn>
     <mo>,</mo>
     <mtext>.5</mtext>
    </mrow>
    <mo>}</mo>
   </mrow>
  </mrow>
  <mo>]</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Graphics">
	<a href="HTML/HTMLLinks/Lecture-15_2.html"><img src="HTMLFiles/Lecture-15_71.gif" alt="[Graphics:HTMLFiles/Lecture-15_71.gif]"  width="531" height="576"  style="vertical-align:middle" /></a>
</p>

<p class="CellLabel">
 Out[22]=
</p>



<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>{</mo>
  <mrow>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>&hybull;</mo>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>Graphics3D</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mo>&hybull;</mo>
   </mrow>
  </mrow>
  <mo>}</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Subtitle">
 Surface Integration 
</p>



<p class="Section">
 <a id="mmtag_15_surface_tension"></a>
 Example: Integrating an Orientation-Dependent Surface Tension over the surface of a cube and a sphere
</p>



<p class="Text">
 Vector function for surface of sphere of radius R, u is longitude (u &isin; (0, 2&pi;)) and v is latitude (v &isin; (-<span><span class="TextInline"><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mfrac>
  <mi>&pi;</mi>
  <mn>2</mn>
 </mfrac>
</math></span></span>, <span><span class="TextInline"><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mfrac>
  <mi>&pi;</mi>
  <mn>2</mn>
 </mfrac>
</math></span></span>))
</p>



<p class="Subsubsection">
 (Note: this is the parametric form of the equation of the sphere <span><span class="SubsubsectionInline"><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <msup>
  <mi>x</mi>
  <mn>2</mn>
 </msup>
</math></span>+<span class="SubsubsectionInline"><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <msup>
  <mi>y</mi>
  <mn>2</mn>
 </msup>
</math></span>+<span class="SubsubsectionInline"><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <msup>
  <mi>z</mi>
  <mn>2</mn>
 </msup>
</math></span>=<span class="SubsubsectionInline"><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <msup>
  <mi>R</mi>
  <mn>2</mn>
 </msup>
</math></span>.</span>)
</p>



<p class="CellLabel">
 In[23]:=
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mrow>
   <mi>spheresurf</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mtext>u_</mtext>
    <mtext> </mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>v_</mtext>
   </mrow>
   <mtext> </mtext>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
  <mtext> </mtext>
  <mo>:=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mi>R</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mrow>
    <mo>{</mo>
    <mrow>
     <mrow>
      <mrow>
       <mi>Cos</mi>
       <mo>[</mo>
       <mi>v</mi>
       <mo>]</mo>
      </mrow>
      <mo>&InvisibleTimes;</mo>
      <mrow>
       <mi>Cos</mi>
       <mo>[</mo>
       <mi>u</mi>
       <mo>]</mo>
      </mrow>
     </mrow>
     <mtext> </mtext>
     <mo>,</mo>
     <mtext> </mtext>
     <mrow>
      <mrow>
       <mi>Cos</mi>
       <mo>[</mo>
       <mi>v</mi>
       <mo>]</mo>
      </mrow>
      <mo>&InvisibleTimes;</mo>
      <mrow>
       <mi>Sin</mi>
       <mo>[</mo>
       <mi>u</mi>
       <mo>]</mo>
      </mrow>
     </mrow>
     <mtext> </mtext>
     <mo>,</mo>
     <mtext> </mtext>
     <mrow>
      <mi>Sin</mi>
      <mo>[</mo>
      <mi>v</mi>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>}</mo>
   </mrow>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Text">
 The coordinate vectors at (u,v)
</p>



<p class="Subsubsection">
 (Note: these vectors are tangent to the sphere surface at the point (<span style='font-style: italic;'>u</span>,<span style='font-style: italic;'>v</span>).)
</p>



<p class="CellLabel">
 In[24]:=
</p>



<p class="Input">
 <img src="HTMLFiles/Lecture-15_72.gif" alt="Ru[u_ , v_] = D[spheresurf[u, v], u]//Simplify"  width="362" height="18"  style="vertical-align:middle" />
</p>

<p class="Input">
 <img src="HTMLFiles/Lecture-15_73.gif" alt="Rv[u_ , v_] = D[spheresurf[u, v], v]//Simplify"  width="360" height="18"  style="vertical-align:middle" />
</p>

<p class="CellLabel">
 Out[24]=
</p>



<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>{</mo>
  <mrow>
   <mrow>
    <mrow>
     <mo>-</mo>
     <mi>R</mi>
    </mrow>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mrow>
     <mi>Cos</mi>
     <mo>[</mo>
     <mi>v</mi>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mrow>
     <mi>Sin</mi>
     <mo>[</mo>
     <mi>u</mi>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mi>R</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mrow>
     <mi>Cos</mi>
     <mo>[</mo>
     <mi>u</mi>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mrow>
     <mi>Cos</mi>
     <mo>[</mo>
     <mi>v</mi>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mn>0</mn>
  </mrow>
  <mo>}</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 Out[25]=
</p>



<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>{</mo>
  <mrow>
   <mrow>
    <mrow>
     <mo>-</mo>
     <mi>R</mi>
    </mrow>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mrow>
     <mi>Cos</mi>
     <mo>[</mo>
     <mi>u</mi>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mrow>
     <mi>Sin</mi>
     <mo>[</mo>
     <mi>v</mi>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mrow>
     <mo>-</mo>
     <mi>R</mi>
    </mrow>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mrow>
     <mi>Sin</mi>
     <mo>[</mo>
     <mi>u</mi>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mrow>
     <mi>Sin</mi>
     <mo>[</mo>
     <mi>v</mi>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mi>R</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mrow>
     <mi>Cos</mi>
     <mo>[</mo>
     <mi>v</mi>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
   </mrow>
  </mrow>
  <mo>}</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 In[26]:=
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>&lt;&lt;</mo>
  <mtext>Calculus`VectorAnalysis`</mtext>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Text">
 The normal vector:
</p>



<p class="CellLabel">
 In[27]:=
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mrow>
   <mi>NormalVector</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mtext>u_</mtext>
    <mtext> </mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>v_</mtext>
   </mrow>
   <mtext> </mtext>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
  <mtext> </mtext>
  <mo>=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mrow>
    <mi>CrossProduct</mi>
    <mo>[</mo>
    <mrow>
     <mrow>
      <mi>Ru</mi>
      <mo>[</mo>
      <mrow>
       <mi>u</mi>
       <mo>,</mo>
       <mi>v</mi>
      </mrow>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
     <mo>,</mo>
     <mrow>
      <mi>Rv</mi>
      <mo>[</mo>
      <mrow>
       <mi>u</mi>
       <mo>,</mo>
       <mi>v</mi>
      </mrow>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
   <mo>//</mo>
   <mi>Simplify</mi>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 Out[27]=
</p>



<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>{</mo>
  <mrow>
   <mrow>
    <msup>
     <mi>R</mi>
     <mn>2</mn>
    </msup>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mrow>
     <mi>Cos</mi>
     <mo>[</mo>
     <mi>u</mi>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <msup>
     <mrow>
      <mi>Cos</mi>
      <mo>[</mo>
      <mi>v</mi>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
     <mn>2</mn>
    </msup>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <msup>
     <mi>R</mi>
     <mn>2</mn>
    </msup>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <msup>
     <mrow>
      <mi>Cos</mi>
      <mo>[</mo>
      <mi>v</mi>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
     <mn>2</mn>
    </msup>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mrow>
     <mi>Sin</mi>
     <mo>[</mo>
     <mi>u</mi>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <msup>
     <mi>R</mi>
     <mn>2</mn>
    </msup>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mrow>
     <mi>Cos</mi>
     <mo>[</mo>
     <mi>v</mi>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mrow>
     <mi>Sin</mi>
     <mo>[</mo>
     <mi>v</mi>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
   </mrow>
  </mrow>
  <mo>}</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 In[28]:=
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>NormalMag</mi>
  <mo>=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mrow>
    <mi>Sqrt</mi>
    <mo>[</mo>
    <mrow>
     <mrow>
      <mi>DotProduct</mi>
      <mo>[</mo>
      <mrow>
       <mrow>
        <mi>NormalVector</mi>
        <mo>[</mo>
        <mrow>
         <mi>u</mi>
         <mo>,</mo>
         <mi>v</mi>
        </mrow>
        <mo>]</mo>
       </mrow>
       <mo>,</mo>
       <mrow>
        <mi>NormalVector</mi>
        <mo>[</mo>
        <mrow>
         <mi>u</mi>
         <mo>,</mo>
         <mi>v</mi>
        </mrow>
        <mo>]</mo>
       </mrow>
      </mrow>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
     <mo>//</mo>
     <mi>Simplify</mi>
    </mrow>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
   <mo>//</mo>
   <mi>PowerExpand</mi>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 Out[28]=
</p>



<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <msup>
   <mi>R</mi>
   <mn>2</mn>
  </msup>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mrow>
   <mi>Cos</mi>
   <mo>[</mo>
   <mi>v</mi>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Text">
 <a id="mmtag_15_unit_normal_to_sphere"></a>
 The Unit Normal: No surprise here, it is just the vector from the origin to a point on a unit sphere...
</p>



<p class="CellLabel">
 In[29]:=
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mrow>
   <mi>UnitNormal</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mtext>u_</mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>v_</mtext>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
  <mtext> </mtext>
  <mo>=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mrow>
    <mi>NormalVector</mi>
    <mo>[</mo>
    <mrow>
     <mi>u</mi>
     <mo>,</mo>
     <mi>v</mi>
    </mrow>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
   <mo>/</mo>
   <mi>NormalMag</mi>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 Out[29]=
</p>



<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>{</mo>
  <mrow>
   <mrow>
    <mrow>
     <mi>Cos</mi>
     <mo>[</mo>
     <mi>u</mi>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mrow>
     <mi>Cos</mi>
     <mo>[</mo>
     <mi>v</mi>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mrow>
     <mi>Cos</mi>
     <mo>[</mo>
     <mi>v</mi>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mrow>
     <mi>Sin</mi>
     <mo>[</mo>
     <mi>u</mi>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mi>Sin</mi>
    <mo>[</mo>
    <mi>v</mi>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
  </mrow>
  <mo>}</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Subsection">
 Now, suppose the surface energy ( <span><span class="SubsectionInline"><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mfrac>
  <mi>Joules</mi>
  <msup>
   <mi>meter</mi>
   <mn>2</mn>
  </msup>
 </mfrac>
</math></span></span>) depends on the local orientation of the surface. This is case for many single crystals. If the single crystal is cubic, it is often the case that the (100) planes have lower energy than the (111) planes.&nbsp;&nbsp;The following model for orientation-dependent surface tension has this behavior and can be employed for illustrative purposes:
</p>



<p class="CellLabel">
 In[30]:=
</p>



<p class="Input">
 <a id="mmtag_15_surface_tension__anisotropic"></a>
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mrow>
   <mi>SurfaceTension</mi>
   <mo>[</mo>
   <mtext>nvec_</mtext>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
  <mtext> </mtext>
  <mo>:=</mo>
  <mrow>
   <mn>1</mn>
   <mtext> </mtext>
   <mo>+</mo>
   <mtext> </mtext>
   <mrow>
    <msub>
     <mi>gamma</mi>
     <mn>111</mn>
    </msub>
    <mo>*</mo>
    <msup>
     <mrow>
      <mi>nvec</mi>
      <mo>[</mo>
      <mrow>
       <mo>[</mo>
       <mn>1</mn>
       <mo>]</mo>
      </mrow>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
     <mn>2</mn>
    </msup>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <msup>
     <mrow>
      <mi>nvec</mi>
      <mo>[</mo>
      <mrow>
       <mo>[</mo>
       <mn>2</mn>
       <mo>]</mo>
      </mrow>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
     <mn>2</mn>
    </msup>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <msup>
     <mrow>
      <mi>nvec</mi>
      <mo>[</mo>
      <mrow>
       <mo>[</mo>
       <mn>3</mn>
       <mo>]</mo>
      </mrow>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
     <mn>2</mn>
    </msup>
   </mrow>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Message">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mrow>
   <mi>General</mi>
   <mtext>::</mtext>
   <mi>spell1</mi>
  </mrow>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mrow>
   <mo>:</mo>
   <mtext> </mtext>
  </mrow>
  <semantics>
   <mrow>
    <mtext>Possible spelling error: new symbol name \&quot;</mtext>
    <mi>gamma</mi>
    <mtext>\&quot; is similar to existing symbol \&quot;</mtext>
    <mi>Gamma</mi>
    <mtext>\&quot;. </mtext>
    <maction actiontype='highlight'>
     <mi>More&hellip;</mi>
    </maction>
   </mrow>
   <annotation encoding='Mathematica'>&quot;Possible spelling error: new symbol name \\\&quot;\\!\\(gamma\\)\\\&quot; is similar to existing symbol \\\&quot;\\!\\(Gamma\\)\\\&quot;. \\!\\(\\*ButtonBox[\\\&quot;More\[Ellipsis]\\\&quot;, ButtonStyle-&gt;\\\&quot;RefGuideLinkText\\\&quot;, ButtonFrame-&gt;None, ButtonData:&gt;\\\&quot;General::spell1\\\&quot;]\\)&quot;</annotation>
  </semantics>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 In[31]:=
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>&lt;&lt;</mo>
  <mtext>Graphics`ParametricPlot3D`</mtext>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Text">
 Here is a plot of our model aniostropic surface energy-- the lobes at [111] indicate that those orientations have higher energy:
</p>



<p class="CellLabel">
 In[32]:=
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>SphericalPlot3D</mi>
  <mo>[</mo>
  <mrow>
   <mrow>
    <mrow>
     <mi>SurfaceTension</mi>
     <mo>[</mo>
     <mrow>
      <mi>UnitNormal</mi>
      <mo>[</mo>
      <mrow>
       <mi>u</mi>
       <mo>,</mo>
       <mi>v</mi>
      </mrow>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
    <mo>/.</mo>
    <mrow>
     <msub>
      <mi>gamma</mi>
      <mn>111</mn>
     </msub>
     <mtext> </mtext>
     <mo>&rightarrow;</mo>
     <mtext> </mtext>
     <mn>12</mn>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>{</mo>
    <mrow>
     <mi>u</mi>
     <mo>,</mo>
     <mn>0</mn>
     <mo>,</mo>
     <mrow>
      <mn>2</mn>
      <mo>&InvisibleTimes;</mo>
      <mi>Pi</mi>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>}</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>{</mo>
    <mrow>
     <mi>v</mi>
     <mo>,</mo>
     <mrow>
      <mrow>
       <mo>-</mo>
       <mi>Pi</mi>
      </mrow>
      <mo>/</mo>
      <mn>2</mn>
     </mrow>
     <mo>,</mo>
     <mrow>
      <mi>Pi</mi>
      <mo>/</mo>
      <mn>2</mn>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>}</mo>
   </mrow>
  </mrow>
  <mo>]</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Graphics">
 <img src="HTMLFiles/Lecture-15_74.gif" alt="[Graphics:HTMLFiles/Lecture-15_74.gif]"  width="494" height="576"  style="vertical-align:middle" />
</p>

<p class="CellLabel">
 Out[32]=
</p>



<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>&hybull;</mo>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>Graphics3D</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mo>&hybull;</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Text">
 The total energy of a spherical particle of unit radius having the anisotropic surface tension represented above is given by the double integral
</p>



<p class="CellLabel">
 In[33]:=
</p>



<p class="Input">
 <a id="mmtag_15_surface_tension__integrals_of"></a>
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>SphereEnergy</mi>
  <mtext> </mtext>
  <mo>=</mo>
  <mrow>
   <mi>Integrate</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mrow>
     <mi>Integrate</mi>
     <mo>[</mo>
     <mrow>
      <mrow>
       <mrow>
        <mi>SurfaceTension</mi>
        <mo>[</mo>
        <mrow>
         <mi>UnitNormal</mi>
         <mo>[</mo>
         <mrow>
          <mi>u</mi>
          <mo>,</mo>
          <mi>v</mi>
         </mrow>
         <mo>]</mo>
        </mrow>
        <mo>]</mo>
       </mrow>
       <mo>&InvisibleTimes;</mo>
       <mrow>
        <mi>Cos</mi>
        <mo>[</mo>
        <mi>v</mi>
        <mo>]</mo>
       </mrow>
      </mrow>
      <mo>,</mo>
      <mrow>
       <mo>{</mo>
       <mrow>
        <mi>u</mi>
        <mo>,</mo>
        <mn>0</mn>
        <mo>,</mo>
        <mrow>
         <mn>2</mn>
         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <mi>&pi;</mi>
        </mrow>
       </mrow>
       <mo>}</mo>
      </mrow>
     </mrow>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mo>{</mo>
     <mrow>
      <mi>v</mi>
      <mo>,</mo>
      <mrow>
       <mo>-</mo>
       <mfrac>
        <mi>&pi;</mi>
        <mn>2</mn>
       </mfrac>
      </mrow>
      <mo>,</mo>
      <mfrac>
       <mi>&pi;</mi>
       <mn>2</mn>
      </mfrac>
     </mrow>
     <mo>}</mo>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 Out[33]=
</p>



<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mfrac>
   <mn>4</mn>
   <mn>105</mn>
  </mfrac>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>&pi;</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mrow>
   <mo>(</mo>
   <mrow>
    <mn>105</mn>
    <mo>+</mo>
    <msub>
     <mi>gamma</mi>
     <mn>111</mn>
    </msub>
   </mrow>
   <mo>)</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Text">
 Compare to Cube of same volume as the unit sphere: <span><span class="TextInline"><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <msup>
  <mi>CubeSide</mi>
  <mn>3</mn>
 </msup>
</math></span></span> = <span><span class="TextInline"><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mfrac>
  <mrow>
   <mn>4</mn>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>&pi;</mi>
  </mrow>
  <mn>3</mn>
 </mfrac>
</math></span></span>
</p>



<p class="CellLabel">
 In[34]:=
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>CubeSide</mi>
  <mtext> </mtext>
  <mo>=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mroot>
   <mfrac>
    <mrow>
     <mn>4</mn>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mi>&pi;</mi>
    </mrow>
    <mn>3</mn>
   </mfrac>
   <mn>3</mn>
  </mroot>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 Out[34]=
</p>



<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <msup>
   <mn>2</mn>
   <mrow>
    <mn>2</mn>
    <mo>/</mo>
    <mn>3</mn>
   </mrow>
  </msup>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <msup>
   <mrow>
    <mo>(</mo>
    <mfrac>
     <mi>&pi;</mi>
     <mn>3</mn>
    </mfrac>
    <mo>)</mo>
   </mrow>
   <mrow>
    <mn>1</mn>
    <mo>/</mo>
    <mn>3</mn>
   </mrow>
  </msup>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 In[35]:=
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>CubeEnergy</mi>
  <mtext> </mtext>
  <mo>=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mn>6</mn>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mrow>
    <mo>(</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mrow>
     <msup>
      <mi>CubeSide</mi>
      <mn>2</mn>
     </msup>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mrow>
      <mi>SurfaceTension</mi>
      <mo>[</mo>
      <mrow>
       <mo>{</mo>
       <mrow>
        <mn>1</mn>
        <mo>,</mo>
        <mn>0</mn>
        <mo>,</mo>
        <mn>0</mn>
       </mrow>
       <mo>}</mo>
      </mrow>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>)</mo>
   </mrow>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 Out[35]=
</p>



<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mn>4</mn>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <msup>
   <mn>6</mn>
   <mrow>
    <mn>1</mn>
    <mo>/</mo>
    <mn>3</mn>
   </mrow>
  </msup>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <msup>
   <mi>&pi;</mi>
   <mrow>
    <mn>2</mn>
    <mo>/</mo>
    <mn>3</mn>
   </mrow>
  </msup>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Text">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>Find</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>the</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>condition</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>on</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <msub>
   <mi>gamma</mi>
   <mn>111</mn>
  </msub>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>such</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>that</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>the</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>two</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>surfaces</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>have</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>the</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>same</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>energy</mi>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 In[36]:=
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>EqualEnergies</mi>
  <mtext> </mtext>
  <mo>=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mrow>
    <mi>Solve</mi>
    <mo>[</mo>
    <mrow>
     <mrow>
      <mi>CubeEnergy</mi>
      <mo>&Equal;</mo>
      <mi>SphereEnergy</mi>
     </mrow>
     <mo>,</mo>
     <mtext> </mtext>
     <msub>
      <mi>gamma</mi>
      <mn>111</mn>
     </msub>
    </mrow>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
   <mo>//</mo>
   <mi>Flatten</mi>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 Out[36]=
</p>



<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>{</mo>
  <mrow>
   <msub>
    <mi>gamma</mi>
    <mn>111</mn>
   </msub>
   <mo>&rightarrow;</mo>
   <mrow>
    <mo>-</mo>
    <mfrac>
     <mrow>
      <mn>105</mn>
      <mo>&InvisibleTimes;</mo>
      <mrow>
       <mo>(</mo>
       <mrow>
        <mrow>
         <mo>-</mo>
         <msup>
          <mn>6</mn>
          <mrow>
           <mn>1</mn>
           <mo>/</mo>
           <mn>3</mn>
          </mrow>
         </msup>
        </mrow>
        <mo>+</mo>
        <msup>
         <mi>&pi;</mi>
         <mrow>
          <mn>1</mn>
          <mo>/</mo>
          <mn>3</mn>
         </mrow>
        </msup>
       </mrow>
       <mo>)</mo>
      </mrow>
     </mrow>
     <msup>
      <mi>&pi;</mi>
      <mrow>
       <mn>1</mn>
       <mo>/</mo>
       <mn>3</mn>
      </mrow>
     </msup>
    </mfrac>
   </mrow>
  </mrow>
  <mo>}</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Text">
 If the anisotropy factor is greater than about 25, then a cube is much lower energy
</p>



<p class="CellLabel">
 In[37]:=
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>N</mi>
  <mo>[</mo>
  <mrow>
   <msub>
    <mi>gamma</mi>
    <mn>111</mn>
   </msub>
   <mo>/.</mo>
   <mi>EqualEnergies</mi>
  </mrow>
  <mo>]</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 Out[37]=
</p>



<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mn>25.27360308887401</mn>
</math>
</p>

<p class="Text">
 This computation compared two fixed shapes of the same volume.&nbsp;&nbsp;To find <span style='font-style: italic;'>which shape of all the possible shapes</span>, one would use a procedure known as the Wulff construction.
</p>



<hr />

<table><tr>
<td style='font-family: Helvetica; font-size: 10px; width: 100%'>Created by
 <a href="http://www.wolfram.com"><span style='font-style: italic'>Mathematica</span></a>
 &nbsp;(October 20, 2005)</td>
<td><img src='http://www.w3.org/Icons/valid-xhtml11.gif'
 alt='Valid XHTML 1.1!' height='31' width='88' /></td>
</tr></table>
</body>

</html>
