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

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  Lecture-16.nb
 </title>
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</head>

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

<p class="Title">
 <a id="mmtag_16_divergence_theorem"></a>
 Generalizations of the Fundamental Theorem of Calculus (Part II)
</p>



<p class="Subtitle">
 Using Divergence theorem to find London attraction potential between point particle and a finite cylinder.
</p>



<p class="Subsection">
 <a id="mmtag_16_pointwise_interaction_between_two_volumes"></a>
 <a id="mmtag_16_numerical_integration__reducing_the_amount_of_brute_force"></a>
 <a id="mmtag_16_brute_force__reducing_in_numerical_integration"></a>
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mrow>
   <mi>The</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mrow>
    <mi>dipole</mi>
    <mo>--</mo>
   </mrow>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>dipole</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>interaction</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>force</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>goes</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>like</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mrow>
    <mfrac>
     <mn>1</mn>
     <msup>
      <mi>r</mi>
      <mn>6</mn>
     </msup>
    </mfrac>
    <mo>.</mo>
    <mtext>  </mtext>
    <mi>The</mi>
   </mrow>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>London</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>interaction</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>that</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>gives</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>the</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mtext>  </mtext>
   <mi>force</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>between</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>two</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>bodies</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>due</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>to</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>the</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>superposition</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>of</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>all</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>pointwise</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>dipole</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mrow>
    <mi>interactions</mi>
    <mo>.</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>&#62371;</mtext>
    <mtext>&#62371;</mtext>
    <mi>To</mi>
   </mrow>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>find</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>such</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>forces</mi>
  </mrow>
  <mo>,</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mi>it</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>is</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>necessary</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>to</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>integrate</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>over</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>the</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>volumes</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>of</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>both</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mrow>
    <mi>bodies</mi>
    <mo>--</mo>
   </mrow>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>an</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>integral</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>over</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>six</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mrow>
    <mi>dimensions</mi>
    <mo>.</mo>
    <mtext>  </mtext>
    <mi>There</mi>
   </mrow>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>are</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>a</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>few</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mrow>
    <mi>cases</mi>
    <mo>--</mo>
   </mrow>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>such</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>as</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>two</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>spheres</mi>
  </mrow>
  <mo>,</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mrow>
    <mi>a</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>sphere</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>and</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>a</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>semi</mi>
   </mrow>
   <mo>-</mo>
   <mrow>
    <mi>infinite</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>solid</mi>
   </mrow>
  </mrow>
  <mo>,</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mrow>
    <mi>etc</mi>
    <mo>.</mo>
    <mrow>
     <mo>--</mo>
     <mrow>
      <mo>-</mo>
      <mi>where</mi>
     </mrow>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>closed</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>form</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>solutions</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>can</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>be</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mrow>
    <mi>obtained</mi>
    <mo>.</mo>
    <mtext>   </mtext>
    <mi>However</mi>
   </mrow>
  </mrow>
  <mo>,</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mi>in</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>general</mi>
  </mrow>
  <mo>,</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mi>it</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>is</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>necessary</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>to</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>perform</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>a</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>numerical</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mrow>
    <mi>integration</mi>
    <mo>.</mo>
    <mtext>  </mtext>
    <mi>If</mi>
   </mrow>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>the</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>integral</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>over</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>both</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>volumes</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>could</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>be</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>converted</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>to</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>integrals</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>over</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>both</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>surfaces</mi>
  </mrow>
  <mo>,</mo>
  <mrow>
   <mi>then</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>the</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>numerical</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>integration</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>is</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>considerably</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>more</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mrow>
    <mi>efficient</mi>
    <mo>.</mo>
    <mtext>  </mtext>
    <mi>Such</mi>
   </mrow>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>conversions</mi>
  </mrow>
  <mo>,</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mi>can</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>be</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>obtained</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>though</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>application</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>of</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>the</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>divergence</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mrow>
    <mi>theorem</mi>
    <mo>.</mo>
    <mtext>&#62371;</mtext>
    <mtext>&#62371;</mtext>
    <mtext> </mtext>
    <mi>Here</mi>
   </mrow>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>is</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>an</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>example</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>for</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>the</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>interaction</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>between</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>a</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>single</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mrow>
    <mo>(</mo>
    <mi>point</mi>
    <mo>)</mo>
   </mrow>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>and</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>a</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>finite</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>volume</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mrow>
    <mrow>
     <mo>(</mo>
     <mrow>
      <mi>a</mi>
      <mo>&InvisibleTimes;</mo>
      <mi>cylinder</mi>
     </mrow>
     <mo>)</mo>
    </mrow>
    <mo>.</mo>
    <mtext>  </mtext>
    <mi>To</mi>
   </mrow>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>proceed</mi>
  </mrow>
  <mo>,</mo>
  <mtext>  </mtext>
  <mrow>
   <mi>a</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>vector</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mtext>  </mtext>
   <mi>integrand</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mtext>  </mtext>
   <mi>must</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>be</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>found</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>for</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>which</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>the</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>divergence</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>is</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>the</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>desired</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mtext>  </mtext>
   <mi>pointwise</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mrow>
    <mi>interaction</mi>
    <mo>.</mo>
   </mrow>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Text">
 <a id="mmtag_16_divergence_theorem__example_usage_to_convert_volume_integration_to_surface_integrals"></a>
 <a id="mmtag_16_dipole_interaction_between_cylinder_and_pont"></a>
 Find <span><span class="TextInline"><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mover>
  <mi>F</mi>
  <mo>&rightarrow;</mo>
 </mover>
</math></span></span> such that div <span><span class="TextInline"><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mover>
  <mi>F</mi>
  <mo>&rightarrow;</mo>
 </mover>
</math></span></span> is <span><span class="TextInline"><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mfrac>
  <mrow>
   <mo>-</mo>
   <mn>1</mn>
  </mrow>
  <msup>
   <mrow>
    <mo>(</mo>
    <mrow>
     <mover>
      <mi>r</mi>
      <mo>&rightarrow;</mo>
     </mover>
     <mo>-</mo>
     <mover>
      <mi>x</mi>
      <mo>&rightarrow;</mo>
     </mover>
    </mrow>
    <mo>)</mo>
   </mrow>
   <mn>6</mn>
  </msup>
 </mfrac>
</math></span></span>&nbsp;&nbsp;&nbsp;where <span><span class="TextInline"><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mover>
  <mi>r</mi>
  <mo>&rightarrow;</mo>
 </mover>
</math></span></span> = (&xi;,&eta;,&zeta;) is a position in the cylinder and <span><span class="TextInline"><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mover>
  <mi>x</mi>
  <mo>&rightarrow;</mo>
 </mover>
</math></span></span>=(x,y,z) is a general position in space (A fairly general method to do this and similar problems can be found in <span style='font-size: 12px;'>Argento C; Jagota A; Carter WC</span><span style='font-size: 12px;font-weight: bold;'> ``</span><span style='font-size: 12px;'>Surface formulation for molecular interactions of macroscopic bodies'' J.Mech. Physics Solids 1997,&nbsp;&nbsp;pp 1161-1183 .</span>
</p>



<p class="Text">
 The following is a ``guess'' at the vector potential; it will be verified as the correct one by checking its divergence.
</p>



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



<p class="Input">
 <a id="mmtag_16_London_interaction__vector_potential"></a>
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>FVecLondon</mi>
  <mtext> </mtext>
  <mo>=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mfrac>
    <mn>1</mn>
    <mrow>
     <mn>3</mn>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <msup>
      <mrow>
       <mo>(</mo>
       <mrow>
        <msup>
         <mrow>
          <mo>(</mo>
          <mrow>
           <mi>&xi;</mi>
           <mo>-</mo>
           <mi>x</mi>
          </mrow>
          <mo>)</mo>
         </mrow>
         <mn>2</mn>
        </msup>
        <mtext> </mtext>
        <mo>+</mo>
        <msup>
         <mrow>
          <mo>(</mo>
          <mrow>
           <mi>&eta;</mi>
           <mo>-</mo>
           <mi>y</mi>
          </mrow>
          <mo>)</mo>
         </mrow>
         <mn>2</mn>
        </msup>
        <mtext> </mtext>
        <mo>+</mo>
        <mtext> </mtext>
        <msup>
         <mrow>
          <mo>(</mo>
          <mrow>
           <mi>&zeta;</mi>
           <mo>-</mo>
           <mi>z</mi>
          </mrow>
          <mo>)</mo>
         </mrow>
         <mn>2</mn>
        </msup>
       </mrow>
       <mo>)</mo>
      </mrow>
      <mn>3</mn>
     </msup>
    </mrow>
   </mfrac>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mrow>
    <mo>{</mo>
    <mrow>
     <mrow>
      <mi>&xi;</mi>
      <mo>-</mo>
      <mi>x</mi>
     </mrow>
     <mo>,</mo>
     <mtext> </mtext>
     <mrow>
      <mi>&eta;</mi>
      <mo>-</mo>
      <mi>y</mi>
     </mrow>
     <mo>,</mo>
     <mtext> </mtext>
     <mrow>
      <mi>&zeta;</mi>
      <mo>-</mo>
      <mi>z</mi>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>}</mo>
   </mrow>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 Out[1]=
</p>



<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>{</mo>
  <mrow>
   <mfrac>
    <mrow>
     <mrow>
      <mo>-</mo>
      <mi>x</mi>
     </mrow>
     <mo>+</mo>
     <mi>&xi;</mi>
    </mrow>
    <mrow>
     <mn>3</mn>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <msup>
      <mrow>
       <mo>(</mo>
       <mrow>
        <msup>
         <mrow>
          <mo>(</mo>
          <mrow>
           <mrow>
            <mo>-</mo>
            <mi>z</mi>
           </mrow>
           <mo>+</mo>
           <mi>&zeta;</mi>
          </mrow>
          <mo>)</mo>
         </mrow>
         <mn>2</mn>
        </msup>
        <mo>+</mo>
        <msup>
         <mrow>
          <mo>(</mo>
          <mrow>
           <mrow>
            <mo>-</mo>
            <mi>y</mi>
           </mrow>
           <mo>+</mo>
           <mi>&eta;</mi>
          </mrow>
          <mo>)</mo>
         </mrow>
         <mn>2</mn>
        </msup>
        <mo>+</mo>
        <msup>
         <mrow>
          <mo>(</mo>
          <mrow>
           <mrow>
            <mo>-</mo>
            <mi>x</mi>
           </mrow>
           <mo>+</mo>
           <mi>&xi;</mi>
          </mrow>
          <mo>)</mo>
         </mrow>
         <mn>2</mn>
        </msup>
       </mrow>
       <mo>)</mo>
      </mrow>
      <mn>3</mn>
     </msup>
    </mrow>
   </mfrac>
   <mo>,</mo>
   <mfrac>
    <mrow>
     <mrow>
      <mo>-</mo>
      <mi>y</mi>
     </mrow>
     <mo>+</mo>
     <mi>&eta;</mi>
    </mrow>
    <mrow>
     <mn>3</mn>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <msup>
      <mrow>
       <mo>(</mo>
       <mrow>
        <msup>
         <mrow>
          <mo>(</mo>
          <mrow>
           <mrow>
            <mo>-</mo>
            <mi>z</mi>
           </mrow>
           <mo>+</mo>
           <mi>&zeta;</mi>
          </mrow>
          <mo>)</mo>
         </mrow>
         <mn>2</mn>
        </msup>
        <mo>+</mo>
        <msup>
         <mrow>
          <mo>(</mo>
          <mrow>
           <mrow>
            <mo>-</mo>
            <mi>y</mi>
           </mrow>
           <mo>+</mo>
           <mi>&eta;</mi>
          </mrow>
          <mo>)</mo>
         </mrow>
         <mn>2</mn>
        </msup>
        <mo>+</mo>
        <msup>
         <mrow>
          <mo>(</mo>
          <mrow>
           <mrow>
            <mo>-</mo>
            <mi>x</mi>
           </mrow>
           <mo>+</mo>
           <mi>&xi;</mi>
          </mrow>
          <mo>)</mo>
         </mrow>
         <mn>2</mn>
        </msup>
       </mrow>
       <mo>)</mo>
      </mrow>
      <mn>3</mn>
     </msup>
    </mrow>
   </mfrac>
   <mo>,</mo>
   <mfrac>
    <mrow>
     <mrow>
      <mo>-</mo>
      <mi>z</mi>
     </mrow>
     <mo>+</mo>
     <mi>&zeta;</mi>
    </mrow>
    <mrow>
     <mn>3</mn>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <msup>
      <mrow>
       <mo>(</mo>
       <mrow>
        <msup>
         <mrow>
          <mo>(</mo>
          <mrow>
           <mrow>
            <mo>-</mo>
            <mi>z</mi>
           </mrow>
           <mo>+</mo>
           <mi>&zeta;</mi>
          </mrow>
          <mo>)</mo>
         </mrow>
         <mn>2</mn>
        </msup>
        <mo>+</mo>
        <msup>
         <mrow>
          <mo>(</mo>
          <mrow>
           <mrow>
            <mo>-</mo>
            <mi>y</mi>
           </mrow>
           <mo>+</mo>
           <mi>&eta;</mi>
          </mrow>
          <mo>)</mo>
         </mrow>
         <mn>2</mn>
        </msup>
        <mo>+</mo>
        <msup>
         <mrow>
          <mo>(</mo>
          <mrow>
           <mrow>
            <mo>-</mo>
            <mi>x</mi>
           </mrow>
           <mo>+</mo>
           <mi>&xi;</mi>
          </mrow>
          <mo>)</mo>
         </mrow>
         <mn>2</mn>
        </msup>
       </mrow>
       <mo>)</mo>
      </mrow>
      <mn>3</mn>
     </msup>
    </mrow>
   </mfrac>
  </mrow>
  <mo>}</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 In[2]:=
</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 following verifies that the correct vector potential is obtained
</p>



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



<p class="Input">
 <a id="mmtag_16_Divxx"></a>
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>FullSimplify</mi>
  <mo>[</mo>
  <mrow>
   <mi>Div</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mi>FVecLondon</mi>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mi>Cartesian</mi>
     <mo>[</mo>
     <mrow>
      <mi>&xi;</mi>
      <mo>,</mo>
      <mi>&eta;</mi>
      <mo>,</mo>
      <mi>&zeta;</mi>
     </mrow>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
  <mo>]</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

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



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

<p class="Text">
 Therefore,&nbsp;&nbsp;<span><span class="TextInline"><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <msub>
  <mo>&Integral;</mo>
  <mrow>
   <mi>Cylinder</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mtext>&#62371;</mtext>
   <mi>Volume</mi>
  </mrow>
 </msub>
</math></span><span class="TextInline"><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mfrac>
  <mn>1</mn>
  <msup>
   <mrow>
    <mo>(</mo>
    <mrow>
     <mover>
      <mi>r</mi>
      <mo>&rightarrow;</mo>
     </mover>
     <mo>-</mo>
     <mover>
      <mi>x</mi>
      <mo>&rightarrow;</mo>
     </mover>
    </mrow>
    <mo>)</mo>
   </mrow>
   <mn>6</mn>
  </msup>
 </mfrac>
</math></span><span class="doublestruck">d</span>V</span> = <span><span class="TextInline"><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <msub>
  <mo>&Integral;</mo>
  <mrow>
   <mi>Cylinder</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mtext>&#62371;</mtext>
   <mi>Surfaces</mi>
  </mrow>
 </msub>
</math></span><span class="TextInline"><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mover>
  <mi>FVecLondon</mi>
  <mo>&RightVector;</mo>
 </mover>
</math></span>&bull;<span class="doublestruck">d</span><span class="TextInline"><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mover>
  <mi>A</mi>
  <mo>&rightarrow;</mo>
 </mover>
</math></span></span> =&nbsp;&nbsp;<span><span class="TextInline"><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <msub>
  <mo>&Integral;</mo>
  <mrow>
   <mi>Cylinder</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mtext>&#62371;</mtext>
   <mi>Surface</mi>
  </mrow>
 </msub>
</math></span><span class="TextInline"><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mover>
  <mi>FVecLondon</mi>
  <mo>&RightVector;</mo>
 </mover>
</math></span>&bull;<span class="doublestruck">d</span><span class="TextInline"><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mover>
  <mi>A</mi>
  <mo>&rightarrow;</mo>
 </mover>
</math></span></span>+ <span><span class="TextInline"><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <msub>
  <mo>&Integral;</mo>
  <mrow>
   <mi>Cylinder</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mtext>&#62371;</mtext>
   <mi>Ends</mi>
  </mrow>
 </msub>
</math></span><span class="TextInline"><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mover>
  <mi>FVecLondon</mi>
  <mo>&RightVector;</mo>
 </mover>
</math></span>&bull;<span class="doublestruck">d</span><span class="TextInline"><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mover>
  <mi>A</mi>
  <mo>&rightarrow;</mo>
 </mover>
</math></span></span> is the total interaction between a point an a cylinder.
</p>



<p class="Text">
 <a id="mmtag_16_integral__over_cylinder"></a>
 Cylindrical coordinates: (&xi;,&eta;,&zeta;) = (r Cos[t], r Sin[t], &zeta;):<br />One cylindrical surface&nbsp;&nbsp;r= R = const. t &isin; (0, 2&pi;), &zeta; &isin; (-<span><span class="TextInline"><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mfrac>
  <mi>L</mi>
  <mn>2</mn>
 </mfrac>
</math></span></span> , <span><span class="TextInline"><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mfrac>
  <mi>L</mi>
  <mn>2</mn>
 </mfrac>
</math></span></span>)<br />Two caps r &isin; (0,R) t &isin; (0, 2&pi;), &zeta;=&plusmn;<span><span class="TextInline"><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mfrac>
  <mi>L</mi>
  <mn>2</mn>
 </mfrac>
</math></span></span>
</p>



<p class="Section">
 Cylinder Surface normals and differential quantities
</p>



<p class="Text">
 The following is a parametric representation of a cylinder surface that is coaxial with the z-axis (the cylinder ends will be included later)
</p>



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



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>CylSurf</mi>
  <mtext> </mtext>
  <mo>=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mo>{</mo>
   <mrow>
    <mrow>
     <mi>R</mi>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mrow>
      <mi>Cos</mi>
      <mo>[</mo>
      <mi>t</mi>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mrow>
     <mi>R</mi>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mtext>  </mtext>
     <mrow>
      <mi>Sin</mi>
      <mo>[</mo>
      <mi>t</mi>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mi>&zeta;</mi>
   </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>
  <mo>{</mo>
  <mrow>
   <mrow>
    <mi>R</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mrow>
     <mi>Cos</mi>
     <mo>[</mo>
     <mi>t</mi>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mi>R</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mrow>
     <mi>Sin</mi>
     <mo>[</mo>
     <mi>t</mi>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mi>&zeta;</mi>
  </mrow>
  <mo>}</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Text">
 The infinitessimal surface vectors <span><span class="TextInline"><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mover>
  <msub>
   <mi>R</mi>
   <mi>u</mi>
  </msub>
  <mo>&RightVector;</mo>
 </mover>
</math></span></span> and <span><span class="TextInline"><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mover>
  <msub>
   <mi>R</mi>
   <mi>v</mi>
  </msub>
  <mo>&RightVector;</mo>
 </mover>
</math></span></span> for the cylinder surface are obtained by differentiation; they will be used to find the surface patch d<span><span class="TextInline"><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mover>
  <mi>A</mi>
  <mo>&rightarrow;</mo>
 </mover>
</math></span></span>.
</p>



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



<p class="Input">
 <img src="HTMLFiles/Lecture-16_1.gif" alt="CylSurfRt = D[CylSurf, t]"  width="229" height="23"  style="vertical-align:middle" />
</p>

<p class="Input">
 <img src="HTMLFiles/Lecture-16_2.gif" alt="CylSurfRz&nbsp;&nbsp;&nbsp; = D[CylSurf, &zeta;]"  width="237" height="23"  style="vertical-align:middle" />
</p>

<p class="CellLabel">
 Out[5]=
</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>Sin</mi>
     <mo>[</mo>
     <mi>t</mi>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mi>R</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mrow>
     <mi>Cos</mi>
     <mo>[</mo>
     <mi>t</mi>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mn>0</mn>
  </mrow>
  <mo>}</mo>
 </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>CylSurfRz</mi>
    <mtext>\&quot; is similar to existing symbol \&quot;</mtext>
    <mi>CylSurfRt</mi>
    <mtext>\&quot;. </mtext>
    <maction actiontype='highlight'>
     <mi>More&hellip;</mi>
    </maction>
   </mrow>
   <annotation encoding='Mathematica'>&quot;Possible spelling error: new symbol name \\\&quot;\\!\\(CylSurfRz\\)\\\&quot; is similar to existing symbol \\\&quot;\\!\\(CylSurfRt\\)\\\&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'>
 <mrow>
  <mo>{</mo>
  <mrow>
   <mn>0</mn>
   <mo>,</mo>
   <mn>0</mn>
   <mo>,</mo>
   <mn>1</mn>
  </mrow>
  <mo>}</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Text">
 <a id="mmtag_16_surface_normal__example"></a>
 The surface normal given by <span><span class="TextInline"><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mover>
  <msub>
   <mi>R</mi>
   <mi>u</mi>
  </msub>
  <mo>&RightVector;</mo>
 </mover>
</math></span></span> &times; <span><span class="TextInline"><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mover>
  <msub>
   <mi>R</mi>
   <mi>v</mi>
  </msub>
  <mo>&RightVector;</mo>
 </mover>
</math></span></span> for the cylinder surface, there for the following (multiplied by d&theta; dz) is the infinitessimal oriented surface patch d<span><span class="TextInline"><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mover>
  <mi>A</mi>
  <mo>&rightarrow;</mo>
 </mover>
</math></span></span>.
</p>



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



<p class="Input">
 <a id="mmtag_16_Crossxx"></a>
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>NormalVecCylSurf</mi>
  <mtext> </mtext>
  <mo>=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mi>Cross</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mi>CylSurfRt</mi>
    <mo>,</mo>
    <mi>CylSurfRz</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>
  <mo>{</mo>
  <mrow>
   <mrow>
    <mi>R</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mrow>
     <mi>Cos</mi>
     <mo>[</mo>
     <mi>t</mi>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mi>R</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mrow>
     <mi>Sin</mi>
     <mo>[</mo>
     <mi>t</mi>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mn>0</mn>
  </mrow>
  <mo>}</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Text">
 The integrand to be evaluated over the cylinder surface is the vector potential, dotted into 
</p>



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



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>CylinderIntegrand&theta;&zeta;</mi>
  <mtext> </mtext>
  <mo>=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mi>FullSimplify</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mrow>
     <mo>(</mo>
     <mrow>
      <mi>FVecLondon</mi>
      <mo>/.</mo>
      <mrow>
       <mo>{</mo>
       <mrow>
        <mrow>
         <mi>&xi;</mi>
         <mo>&rightarrow;</mo>
         <mrow>
          <mi>R</mi>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <mrow>
           <mi>Cos</mi>
           <mo>[</mo>
           <mi>t</mi>
           <mo>]</mo>
          </mrow>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>,</mo>
        <mtext> </mtext>
        <mrow>
         <mi>&eta;</mi>
         <mo>&rightarrow;</mo>
         <mtext> </mtext>
         <mrow>
          <mi>R</mi>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <mrow>
           <mi>Sin</mi>
           <mo>[</mo>
           <mi>t</mi>
           <mo>]</mo>
          </mrow>
         </mrow>
        </mrow>
       </mrow>
       <mo>}</mo>
      </mrow>
     </mrow>
     <mo>)</mo>
    </mrow>
    <mo>.</mo>
    <mi>NormalVecCylSurf</mi>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 Out[8]=
</p>



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

<p class="Text">
 Closed form for integral is un-findable, use a numeric integration--this will be written in two forms<br />1) A general function of x,y,z of the point particle and the cylinder radius and length.<br />2) Because of the polar symmetry, the integral should&nbsp;&nbsp;be a function of only r = <span><span class="TextInline"><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <msqrt>
  <mrow>
   <msup>
    <mi>x</mi>
    <mn>2</mn>
   </msup>
   <mtext> </mtext>
   <mo>+</mo>
   <mtext> </mtext>
   <msup>
    <mi>y</mi>
    <mn>2</mn>
   </msup>
  </mrow>
 </msqrt>
</math></span></span><br /><br />We can use the same function name twice, but with a different number of arguments.&nbsp;&nbsp;But, first we will try to do at least one of the two integrations symbolically.&nbsp;&nbsp;If we can do this, it will reduce the original numerical integration from three dimensions down to 1---which is a nice bargain if we can find it.
</p>



<p class="Subsubsection">
 Try and see if we can do one of the two integrals.&nbsp;&nbsp;First, let's try theta:
</p>



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



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>Integrate</mi>
  <mo>[</mo>
  <mrow>
   <mi>CylinderIntegrand&theta;&zeta;</mi>
   <mo>,</mo>
   <mi>t</mi>
   <mo>,</mo>
   <mtext> </mtext>
   <mrow>
    <mi>Assumptions</mi>
    <mo>-&gt;</mo>
    <mrow>
     <mrow>
      <mi>R</mi>
      <mtext> </mtext>
      <mo>&gt;</mo>
      <mtext> </mtext>
      <mn>0</mn>
     </mrow>
     <mtext> </mtext>
     <mo>&amp;&amp;</mo>
     <mtext>  </mtext>
     <mrow>
      <mi>&zeta;</mi>
      <mtext> </mtext>
      <mo>&Element;</mo>
      <mtext> </mtext>
      <mi>Reals</mi>
     </mrow>
     <mtext> </mtext>
     <mo>&amp;&amp;</mo>
     <mtext> </mtext>
     <mrow>
      <mi>x</mi>
      <mtext> </mtext>
      <mo>&Element;</mo>
      <mtext> </mtext>
      <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>
     <mtext> </mtext>
     <mrow>
      <mi>z</mi>
      <mtext> </mtext>
      <mo>&Element;</mo>
      <mtext> </mtext>
      <mi>Reals</mi>
     </mrow>
    </mrow>
   </mrow>
  </mrow>
  <mo>]</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

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



<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mfrac>
   <mn>1</mn>
   <mn>3</mn>
  </mfrac>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>R</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mrow>
   <mi>Integrate</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mfrac>
     <mrow>
      <mi>R</mi>
      <mo>-</mo>
      <mrow>
       <mi>x</mi>
       <mo>&InvisibleTimes;</mo>
       <mrow>
        <mi>Cos</mi>
        <mo>[</mo>
        <mi>t</mi>
        <mo>]</mo>
       </mrow>
      </mrow>
      <mo>-</mo>
      <mrow>
       <mi>y</mi>
       <mo>&InvisibleTimes;</mo>
       <mrow>
        <mi>Sin</mi>
        <mo>[</mo>
        <mi>t</mi>
        <mo>]</mo>
       </mrow>
      </mrow>
     </mrow>
     <msup>
      <mrow>
       <mo>(</mo>
       <mrow>
        <msup>
         <mi>R</mi>
         <mn>2</mn>
        </msup>
        <mo>+</mo>
        <msup>
         <mi>x</mi>
         <mn>2</mn>
        </msup>
        <mo>+</mo>
        <msup>
         <mi>y</mi>
         <mn>2</mn>
        </msup>
        <mo>+</mo>
        <msup>
         <mrow>
          <mo>(</mo>
          <mrow>
           <mi>z</mi>
           <mo>-</mo>
           <mi>&zeta;</mi>
          </mrow>
          <mo>)</mo>
         </mrow>
         <mn>2</mn>
        </msup>
        <mo>-</mo>
        <mrow>
         <mn>2</mn>
         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <mi>R</mi>
         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <mrow>
          <mo>(</mo>
          <mrow>
           <mrow>
            <mi>x</mi>
            <mo>&InvisibleTimes;</mo>
            <mrow>
             <mi>Cos</mi>
             <mo>[</mo>
             <mi>t</mi>
             <mo>]</mo>
            </mrow>
           </mrow>
           <mo>+</mo>
           <mrow>
            <mi>y</mi>
            <mo>&InvisibleTimes;</mo>
            <mrow>
             <mi>Sin</mi>
             <mo>[</mo>
             <mi>t</mi>
             <mo>]</mo>
            </mrow>
           </mrow>
          </mrow>
          <mo>)</mo>
         </mrow>
        </mrow>
       </mrow>
       <mo>)</mo>
      </mrow>
      <mn>3</mn>
     </msup>
    </mfrac>
    <mo>,</mo>
    <mi>t</mi>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mi>Assumptions</mi>
     <mo>&rightarrow;</mo>
     <mrow>
      <mrow>
       <mi>R</mi>
       <mo>&gt;</mo>
       <mn>0</mn>
      </mrow>
      <mo>&amp;&amp;</mo>
      <mrow>
       <mi>&zeta;</mi>
       <mo>&Element;</mo>
       <mi>Reals</mi>
      </mrow>
      <mo>&amp;&amp;</mo>
      <mrow>
       <mi>x</mi>
       <mo>&Element;</mo>
       <mi>Reals</mi>
      </mrow>
      <mo>&amp;&amp;</mo>
      <mrow>
       <mi>y</mi>
       <mo>&Element;</mo>
       <mi>Reals</mi>
      </mrow>
      <mo>&amp;&amp;</mo>
      <mrow>
       <mi>z</mi>
       <mo>&Element;</mo>
       <mi>Reals</mi>
      </mrow>
     </mrow>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Subsubsection">
 <a id="mmtag_16_numerical_integration__reducing_the_amount_of_brute_force_even_more_with_finesse"></a>
 <a id="mmtag_16_brute_force__finesse_and_reducing_in_numerical_integration"></a>
 The integral over theta gives no symbolic form...Try and see if we can do one of the two integrals.&nbsp;&nbsp;So, let's try &zeta;:
</p>



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



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>CylinderIntegrand&theta;Ind&zeta;</mi>
  <mo>=</mo>
  <mrow>
   <mi>Integrate</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mi>CylinderIntegrand&theta;&zeta;</mi>
    <mo>,</mo>
    <mi>&zeta;</mi>
    <mtext> </mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mrow>
     <mi>Assumptions</mi>
     <mo>-&gt;</mo>
     <mrow>
      <mrow>
       <mi>R</mi>
       <mtext> </mtext>
       <mo>&gt;</mo>
       <mtext> </mtext>
       <mn>0</mn>
      </mrow>
      <mtext> </mtext>
      <mo>&amp;&amp;</mo>
      <mtext>  </mtext>
      <mrow>
       <mi>L</mi>
       <mo>&gt;</mo>
       <mn>0</mn>
      </mrow>
      <mtext> </mtext>
      <mo>&amp;&amp;</mo>
      <mtext>  </mtext>
      <mrow>
       <mi>x</mi>
       <mtext> </mtext>
       <mo>&Element;</mo>
       <mtext> </mtext>
       <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>
      <mtext> </mtext>
      <mrow>
       <mi>z</mi>
       <mtext> </mtext>
       <mo>&Element;</mo>
       <mtext> </mtext>
       <mi>Reals</mi>
      </mrow>
      <mo>&amp;&amp;</mo>
      <mtext> </mtext>
      <mrow>
       <mi>t</mi>
       <mo>&Element;</mo>
       <mtext> </mtext>
       <mi>Reals</mi>
      </mrow>
     </mrow>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 Out[10]=
</p>



<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mfrac>
   <mn>1</mn>
   <mn>3</mn>
  </mfrac>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>R</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mrow>
   <mo>(</mo>
   <mrow>
    <mi>R</mi>
    <mo>-</mo>
    <mrow>
     <mi>x</mi>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mrow>
      <mi>Cos</mi>
      <mo>[</mo>
      <mi>t</mi>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>-</mo>
    <mrow>
     <mi>y</mi>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mrow>
      <mi>Sin</mi>
      <mo>[</mo>
      <mi>t</mi>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>)</mo>
  </mrow>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mrow>
   <mo>(</mo>
   <mrow>
    <mrow>
     <mo>-</mo>
     <mfrac>
      <mrow>
       <mn>3</mn>
       <mo>&InvisibleTimes;</mo>
       <mrow>
        <mi>ArcTan</mi>
        <mo>[</mo>
        <mfrac>
         <mrow>
          <mi>z</mi>
          <mo>-</mo>
          <mi>&zeta;</mi>
         </mrow>
         <msqrt>
          <mrow>
           <msup>
            <mi>R</mi>
            <mn>2</mn>
           </msup>
           <mo>+</mo>
           <msup>
            <mi>x</mi>
            <mn>2</mn>
           </msup>
           <mo>+</mo>
           <msup>
            <mi>y</mi>
            <mn>2</mn>
           </msup>
           <mo>-</mo>
           <mrow>
            <mn>2</mn>
            <mo>&InvisibleTimes;</mo>
            <mi>R</mi>
            <mo>&InvisibleTimes;</mo>
            <mi>x</mi>
            <mo>&InvisibleTimes;</mo>
            <mrow>
             <mi>Cos</mi>
             <mo>[</mo>
             <mi>t</mi>
             <mo>]</mo>
            </mrow>
           </mrow>
           <mo>-</mo>
           <mrow>
            <mn>2</mn>
            <mo>&InvisibleTimes;</mo>
            <mi>R</mi>
            <mo>&InvisibleTimes;</mo>
            <mi>y</mi>
            <mo>&InvisibleTimes;</mo>
            <mrow>
             <mi>Sin</mi>
             <mo>[</mo>
             <mi>t</mi>
             <mo>]</mo>
            </mrow>
           </mrow>
          </mrow>
         </msqrt>
        </mfrac>
        <mo>]</mo>
       </mrow>
      </mrow>
      <mrow>
       <mn>8</mn>
       <mo>&InvisibleTimes;</mo>
       <msup>
        <mrow>
         <mo>(</mo>
         <mrow>
          <msup>
           <mi>R</mi>
           <mn>2</mn>
          </msup>
          <mo>+</mo>
          <msup>
           <mi>x</mi>
           <mn>2</mn>
          </msup>
          <mo>+</mo>
          <msup>
           <mi>y</mi>
           <mn>2</mn>
          </msup>
          <mo>-</mo>
          <mrow>
           <mn>2</mn>
           <mo>&InvisibleTimes;</mo>
           <mi>R</mi>
           <mo>&InvisibleTimes;</mo>
           <mi>x</mi>
           <mo>&InvisibleTimes;</mo>
           <mrow>
            <mi>Cos</mi>
            <mo>[</mo>
            <mi>t</mi>
            <mo>]</mo>
           </mrow>
          </mrow>
          <mo>-</mo>
          <mrow>
           <mn>2</mn>
           <mo>&InvisibleTimes;</mo>
           <mi>R</mi>
           <mo>&InvisibleTimes;</mo>
           <mi>y</mi>
           <mo>&InvisibleTimes;</mo>
           <mrow>
            <mi>Sin</mi>
            <mo>[</mo>
            <mi>t</mi>
            <mo>]</mo>
           </mrow>
          </mrow>
         </mrow>
         <mo>)</mo>
        </mrow>
        <mrow>
         <mn>5</mn>
         <mo>/</mo>
         <mn>2</mn>
        </mrow>
       </msup>
      </mrow>
     </mfrac>
    </mrow>
    <mo>-</mo>
    <mfrac>
     <mrow>
      <mn>3</mn>
      <mo>&InvisibleTimes;</mo>
      <mrow>
       <mo>(</mo>
       <mrow>
        <mi>z</mi>
        <mo>-</mo>
        <mi>&zeta;</mi>
       </mrow>
       <mo>)</mo>
      </mrow>
     </mrow>
     <mrow>
      <mn>8</mn>
      <mo>&InvisibleTimes;</mo>
      <msup>
       <mrow>
        <mo>(</mo>
        <mrow>
         <msup>
          <mi>R</mi>
          <mn>2</mn>
         </msup>
         <mo>+</mo>
         <msup>
          <mi>x</mi>
          <mn>2</mn>
         </msup>
         <mo>+</mo>
         <msup>
          <mi>y</mi>
          <mn>2</mn>
         </msup>
         <mo>-</mo>
         <mrow>
          <mn>2</mn>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <mi>R</mi>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <mi>x</mi>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <mrow>
           <mi>Cos</mi>
           <mo>[</mo>
           <mi>t</mi>
           <mo>]</mo>
          </mrow>
         </mrow>
         <mo>-</mo>
         <mrow>
          <mn>2</mn>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <mi>R</mi>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <mi>y</mi>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <mrow>
           <mi>Sin</mi>
           <mo>[</mo>
           <mi>t</mi>
           <mo>]</mo>
          </mrow>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>)</mo>
       </mrow>
       <mn>2</mn>
      </msup>
      <mo>&InvisibleTimes;</mo>
      <mrow>
       <mo>(</mo>
       <mrow>
        <msup>
         <mi>R</mi>
         <mn>2</mn>
        </msup>
        <mo>+</mo>
        <msup>
         <mi>x</mi>
         <mn>2</mn>
        </msup>
        <mo>+</mo>
        <msup>
         <mi>y</mi>
         <mn>2</mn>
        </msup>
        <mo>+</mo>
        <msup>
         <mrow>
          <mo>(</mo>
          <mrow>
           <mi>z</mi>
           <mo>-</mo>
           <mi>&zeta;</mi>
          </mrow>
          <mo>)</mo>
         </mrow>
         <mn>2</mn>
        </msup>
        <mo>-</mo>
        <mrow>
         <mn>2</mn>
         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <mi>R</mi>
         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <mi>x</mi>
         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <mrow>
          <mi>Cos</mi>
          <mo>[</mo>
          <mi>t</mi>
          <mo>]</mo>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>-</mo>
        <mrow>
         <mn>2</mn>
         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <mi>R</mi>
         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <mi>y</mi>
         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <mrow>
          <mi>Sin</mi>
          <mo>[</mo>
          <mi>t</mi>
          <mo>]</mo>
         </mrow>
        </mrow>
       </mrow>
       <mo>)</mo>
      </mrow>
     </mrow>
    </mfrac>
    <mo>+</mo>
    <mfrac>
     <mrow>
      <mi>z</mi>
      <mo>-</mo>
      <mi>&zeta;</mi>
     </mrow>
     <mrow>
      <mn>4</mn>
      <mo>&InvisibleTimes;</mo>
      <msup>
       <mrow>
        <mo>(</mo>
        <mrow>
         <msup>
          <mi>R</mi>
          <mn>2</mn>
         </msup>
         <mo>+</mo>
         <msup>
          <mi>x</mi>
          <mn>2</mn>
         </msup>
         <mo>+</mo>
         <msup>
          <mi>y</mi>
          <mn>2</mn>
         </msup>
         <mo>+</mo>
         <msup>
          <mrow>
           <mo>(</mo>
           <mrow>
            <mi>z</mi>
            <mo>-</mo>
            <mi>&zeta;</mi>
           </mrow>
           <mo>)</mo>
          </mrow>
          <mn>2</mn>
         </msup>
         <mo>-</mo>
         <mrow>
          <mn>2</mn>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <mi>R</mi>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <mi>x</mi>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <mrow>
           <mi>Cos</mi>
           <mo>[</mo>
           <mi>t</mi>
           <mo>]</mo>
          </mrow>
         </mrow>
         <mo>-</mo>
         <mrow>
          <mn>2</mn>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <mi>R</mi>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <mi>y</mi>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <mrow>
           <mi>Sin</mi>
           <mo>[</mo>
           <mi>t</mi>
           <mo>]</mo>
          </mrow>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>)</mo>
       </mrow>
       <mn>2</mn>
      </msup>
      <mo>&InvisibleTimes;</mo>
      <mrow>
       <mo>(</mo>
       <mrow>
        <mrow>
         <mo>-</mo>
         <msup>
          <mi>R</mi>
          <mn>2</mn>
         </msup>
        </mrow>
        <mo>-</mo>
        <msup>
         <mi>x</mi>
         <mn>2</mn>
        </msup>
        <mo>-</mo>
        <msup>
         <mi>y</mi>
         <mn>2</mn>
        </msup>
        <mo>+</mo>
        <mrow>
         <mn>2</mn>
         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <mi>R</mi>
         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <mi>x</mi>
         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <mrow>
          <mi>Cos</mi>
          <mo>[</mo>
          <mi>t</mi>
          <mo>]</mo>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>+</mo>
        <mrow>
         <mn>2</mn>
         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <mi>R</mi>
         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <mi>y</mi>
         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <mrow>
          <mi>Sin</mi>
          <mo>[</mo>
          <mi>t</mi>
          <mo>]</mo>
         </mrow>
        </mrow>
       </mrow>
       <mo>)</mo>
      </mrow>
     </mrow>
    </mfrac>
   </mrow>
   <mo>)</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Text">
 <a href="HTMLLinks/Lecture-16_1.xml">Here we will use a trickof using Evaluate[] in a function definition to save time--a small diversion here will demonstrate why this is efficient</a>
</p>



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



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mrow>
   <mi>CylinderIntegrand&theta;</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mtext>x_</mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext>y_</mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext>z_</mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext>CylRad_</mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext>CylLen_</mtext>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
  <mtext> </mtext>
  <mo>:=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mi>Evaluate</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mi>Simplify</mi>
    <mo>[</mo>
    <mrow>
     <mrow>
      <mrow>
       <mo>(</mo>
       <mrow>
        <mi>CylinderIntegrand&theta;Ind&zeta;</mi>
        <mo>/.</mo>
        <mrow>
         <mo>{</mo>
         <mrow>
          <mrow>
           <mi>&zeta;</mi>
           <mo>-&gt;</mo>
           <mrow>
            <mi>CylLen</mi>
            <mo>/</mo>
            <mn>2</mn>
           </mrow>
          </mrow>
          <mo>,</mo>
          <mrow>
           <mi>R</mi>
           <mo>-&gt;</mo>
           <mi>CylRad</mi>
          </mrow>
         </mrow>
         <mo>}</mo>
        </mrow>
       </mrow>
       <mo>)</mo>
      </mrow>
      <mo>-</mo>
      <mrow>
       <mo>(</mo>
       <mrow>
        <mi>CylinderIntegrand&theta;Ind&zeta;</mi>
        <mo>/.</mo>
        <mrow>
         <mo>{</mo>
         <mrow>
          <mrow>
           <mi>&zeta;</mi>
           <mo>-&gt;</mo>
           <mrow>
            <mrow>
             <mo>-</mo>
             <mi>CylLen</mi>
            </mrow>
            <mo>/</mo>
            <mn>2</mn>
           </mrow>
          </mrow>
          <mo>,</mo>
          <mrow>
           <mi>R</mi>
           <mo>-&gt;</mo>
           <mi>CylRad</mi>
          </mrow>
         </mrow>
         <mo>}</mo>
        </mrow>
       </mrow>
       <mo>)</mo>
      </mrow>
     </mrow>
     <mo>,</mo>
     <mrow>
      <mi>Assumptions</mi>
      <mo>-&gt;</mo>
      <mrow>
       <mrow>
        <mi>CylRad</mi>
        <mtext> </mtext>
        <mo>&gt;</mo>
        <mtext> </mtext>
        <mn>0</mn>
       </mrow>
       <mtext> </mtext>
       <mo>&amp;&amp;</mo>
       <mtext>  </mtext>
       <mrow>
        <mi>CylLen</mi>
        <mo>&gt;</mo>
        <mn>0</mn>
       </mrow>
       <mtext> </mtext>
       <mo>&amp;&amp;</mo>
       <mtext>  </mtext>
       <mrow>
        <mi>x</mi>
        <mtext> </mtext>
        <mo>&Element;</mo>
        <mtext> </mtext>
        <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>
       <mtext> </mtext>
       <mrow>
        <mi>z</mi>
        <mtext> </mtext>
        <mo>&Element;</mo>
        <mtext> </mtext>
        <mi>Reals</mi>
       </mrow>
       <mo>&amp;&amp;</mo>
       <mtext> </mtext>
       <mrow>
        <mi>t</mi>
        <mo>&Element;</mo>
        <mtext> </mtext>
        <mi>Reals</mi>
       </mrow>
      </mrow>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

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



<p class="Input">
 <a id="mmtag_16_NIntegratexx"></a>
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mrow>
   <mi>CylinderContribution</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mtext>x_</mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>y_</mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>z_</mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>CylRad_</mtext>
    <mtext> </mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>CylLen_</mtext>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
  <mtext> </mtext>
  <mo>:=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mi>NIntegrate</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mi>Evaluate</mi>
    <mo>[</mo>
    <mrow>
     <mrow>
      <mi>CylinderIntegrand&theta;</mi>
      <mo>[</mo>
      <mrow>
       <mi>x</mi>
       <mo>,</mo>
       <mi>y</mi>
       <mo>,</mo>
       <mi>z</mi>
       <mo>,</mo>
       <mi>CylRad</mi>
       <mo>,</mo>
       <mi>CylLen</mi>
      </mrow>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
     <mo>,</mo>
     <mrow>
      <mo>{</mo>
      <mrow>
       <mi>t</mi>
       <mo>,</mo>
       <mn>0</mn>
       <mo>,</mo>
       <mtext> </mtext>
       <mrow>
        <mn>2</mn>
        <mo>&InvisibleTimes;</mo>
        <mi>&pi;</mi>
       </mrow>
      </mrow>
      <mo>}</mo>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Text">
 <a id="mmtag_16_functions_overloading"></a>
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mrow>
   <mi>Because</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>of</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>the</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>polar</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>symmetry</mi>
  </mrow>
  <mo>,</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mi>this</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>contribution</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>should</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>only</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>be</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>a</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>function</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>of</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>the</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>distance</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mrow>
    <mo>(</mo>
    <msqrt>
     <mrow>
      <msup>
       <mi>x</mi>
       <mn>2</mn>
      </msup>
      <mo>+</mo>
      <msup>
       <mi>y</mi>
       <mn>2</mn>
      </msup>
     </mrow>
    </msqrt>
    <mo>)</mo>
   </mrow>
  </mrow>
  <mo>,</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mi>so</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>we</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>can</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>write</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>a</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>new</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>function</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mrow>
    <mo>(</mo>
    <mrow>
     <mi>with</mi>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mi>the</mi>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mi>same</mi>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mi>name</mi>
    </mrow>
    <mo>)</mo>
   </mrow>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>with</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>fewer</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>arguments</mi>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

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



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mrow>
   <mi>CylinderContribution</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mtext>dist_</mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>z_</mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>CylRad_</mtext>
    <mtext> </mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>CylLen_</mtext>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
  <mtext> </mtext>
  <mo>:=</mo>
  <mrow>
   <mi>NIntegrate</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mi>Evaluate</mi>
    <mo>[</mo>
    <mrow>
     <mrow>
      <mi>CylinderIntegrand&theta;</mi>
      <mo>[</mo>
      <mrow>
       <mi>dist</mi>
       <mo>,</mo>
       <mn>0</mn>
       <mo>,</mo>
       <mi>z</mi>
       <mo>,</mo>
       <mi>CylRad</mi>
       <mo>,</mo>
       <mi>CylLen</mi>
      </mrow>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
     <mo>,</mo>
     <mrow>
      <mo>{</mo>
      <mrow>
       <mi>t</mi>
       <mo>,</mo>
       <mn>0</mn>
       <mo>,</mo>
       <mtext> </mtext>
       <mrow>
        <mn>2</mn>
        <mo>&InvisibleTimes;</mo>
        <mi>&pi;</mi>
       </mrow>
      </mrow>
      <mo>}</mo>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Text">
 Checking the numerical integration for the first form of the function
</p>



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



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>CylinderContribution</mi>
  <mo>[</mo>
  <mrow>
   <mn>2</mn>
   <mo>,</mo>
   <mn>2</mn>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mn>1</mn>
    <mo>/</mo>
    <mn>2</mn>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mn>1</mn>
   <mo>,</mo>
   <mn>1</mn>
  </mrow>
  <mo>]</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

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



<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>-</mo>
  <mn>0.011617409378892947</mn>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Text">
 Checking the numerical integration for the second form of the function
</p>



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



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>CylinderContribution</mi>
  <mo>[</mo>
  <mrow>
   <mrow>
    <mn>2</mn>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mrow>
     <mi>Sqrt</mi>
     <mo>[</mo>
     <mn>2</mn>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mn>1</mn>
    <mo>/</mo>
    <mn>2</mn>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mn>1</mn>
   <mo>,</mo>
   <mn>1</mn>
  </mrow>
  <mo>]</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

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



<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>-</mo>
  <mn>0.01161740937889297</mn>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Text">
 Top Cap Surface normals and differential quantities, parallel method to cylinder surface
</p>



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



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>TopSurf</mi>
  <mtext> </mtext>
  <mo>=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mo>{</mo>
   <mrow>
    <mrow>
     <mi>r</mi>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mrow>
      <mi>Cos</mi>
      <mo>[</mo>
      <mi>t</mi>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mi>r</mi>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mrow>
      <mi>Sin</mi>
      <mo>[</mo>
      <mi>t</mi>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mfrac>
     <mi>L</mi>
     <mn>2</mn>
    </mfrac>
   </mrow>
   <mo>}</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

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



<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>{</mo>
  <mrow>
   <mrow>
    <mi>r</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mrow>
     <mi>Cos</mi>
     <mo>[</mo>
     <mi>t</mi>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mi>r</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mrow>
     <mi>Sin</mi>
     <mo>[</mo>
     <mi>t</mi>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mfrac>
    <mi>L</mi>
    <mn>2</mn>
   </mfrac>
  </mrow>
  <mo>}</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

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



<p class="Input">
 <img src="HTMLFiles/Lecture-16_3.gif" alt="TopSurfRt = D[TopSurf, t]"  width="241" height="23"  style="vertical-align:middle" />
</p>

<p class="Input">
 <img src="HTMLFiles/Lecture-16_4.gif" alt="TopSurfRr&nbsp;&nbsp;&nbsp; = D[TopSurf, r]"  width="245" height="23"  style="vertical-align:middle" />
</p>

<p class="CellLabel">
 Out[23]=
</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>Sin</mi>
     <mo>[</mo>
     <mi>t</mi>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mi>r</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mrow>
     <mi>Cos</mi>
     <mo>[</mo>
     <mi>t</mi>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mn>0</mn>
  </mrow>
  <mo>}</mo>
 </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>TopSurfRr</mi>
    <mtext>\&quot; is similar to existing symbol \&quot;</mtext>
    <mi>TopSurfRt</mi>
    <mtext>\&quot;. </mtext>
    <maction actiontype='highlight'>
     <mi>More&hellip;</mi>
    </maction>
   </mrow>
   <annotation encoding='Mathematica'>&quot;Possible spelling error: new symbol name \\\&quot;\\!\\(TopSurfRr\\)\\\&quot; is similar to existing symbol \\\&quot;\\!\\(TopSurfRt\\)\\\&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[24]=
</p>



<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>{</mo>
  <mrow>
   <mrow>
    <mi>Cos</mi>
    <mo>[</mo>
    <mi>t</mi>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mi>Sin</mi>
    <mo>[</mo>
    <mi>t</mi>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mn>0</mn>
  </mrow>
  <mo>}</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Text">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>The</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>oriented</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>surface</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>patch</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>d</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mover>
   <mi>A</mi>
   <mo>&rightarrow;</mo>
  </mover>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>for</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>the</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>top</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>surface</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>is</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>the</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>following</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mrow>
   <mo>(</mo>
   <mrow>
    <mi>multiplied</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>by</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>dr</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>d&theta;</mi>
   </mrow>
   <mo>)</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 In[25]:=
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>NormalVecTopSurf</mi>
  <mtext> </mtext>
  <mo>=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mi>FullSimplify</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mi>Cross</mi>
    <mo>[</mo>
    <mrow>
     <mi>TopSurfRr</mi>
     <mo>,</mo>
     <mi>TopSurfRt</mi>
    </mrow>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
 </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>
   <mn>0</mn>
   <mo>,</mo>
   <mn>0</mn>
   <mo>,</mo>
   <mi>r</mi>
  </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>
  <mi>TopIntegrand&theta;r</mi>
  <mtext>  </mtext>
  <mo>=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mi>FullSimplify</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mrow>
     <mo>(</mo>
     <mrow>
      <mi>FVecLondon</mi>
      <mo>/.</mo>
      <mrow>
       <mo>{</mo>
       <mrow>
        <mrow>
         <mi>&xi;</mi>
         <mo>&rightarrow;</mo>
         <mrow>
          <mi>r</mi>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <mrow>
           <mi>Cos</mi>
           <mo>[</mo>
           <mi>t</mi>
           <mo>]</mo>
          </mrow>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>,</mo>
        <mtext> </mtext>
        <mrow>
         <mi>&eta;</mi>
         <mo>&rightarrow;</mo>
         <mtext> </mtext>
         <mrow>
          <mi>r</mi>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <mrow>
           <mi>Sin</mi>
           <mo>[</mo>
           <mi>t</mi>
           <mo>]</mo>
          </mrow>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>,</mo>
        <mrow>
         <mi>&zeta;</mi>
         <mo>&rightarrow;</mo>
         <mrow>
          <mi>L</mi>
          <mo>/</mo>
          <mn>2</mn>
         </mrow>
        </mrow>
       </mrow>
       <mo>}</mo>
      </mrow>
     </mrow>
     <mo>)</mo>
    </mrow>
    <mo>.</mo>
    <mi>NormalVecTopSurf</mi>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 Out[26]=
</p>



<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mfrac>
  <mrow>
   <mi>r</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mrow>
    <mo>(</mo>
    <mrow>
     <mi>L</mi>
     <mo>-</mo>
     <mrow>
      <mn>2</mn>
      <mo>&InvisibleTimes;</mo>
      <mi>z</mi>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>)</mo>
   </mrow>
  </mrow>
  <mrow>
   <mn>6</mn>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <msup>
    <mrow>
     <mo>(</mo>
     <mrow>
      <mrow>
       <mfrac>
        <mn>1</mn>
        <mn>4</mn>
       </mfrac>
       <mo>&InvisibleTimes;</mo>
       <msup>
        <mrow>
         <mo>(</mo>
         <mrow>
          <mi>L</mi>
          <mo>-</mo>
          <mrow>
           <mn>2</mn>
           <mo>&InvisibleTimes;</mo>
           <mi>z</mi>
          </mrow>
         </mrow>
         <mo>)</mo>
        </mrow>
        <mn>2</mn>
       </msup>
      </mrow>
      <mo>+</mo>
      <msup>
       <mrow>
        <mo>(</mo>
        <mrow>
         <mi>x</mi>
         <mo>-</mo>
         <mrow>
          <mi>r</mi>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <mrow>
           <mi>Cos</mi>
           <mo>[</mo>
           <mi>t</mi>
           <mo>]</mo>
          </mrow>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>)</mo>
       </mrow>
       <mn>2</mn>
      </msup>
      <mo>+</mo>
      <msup>
       <mrow>
        <mo>(</mo>
        <mrow>
         <mi>y</mi>
         <mo>-</mo>
         <mrow>
          <mi>r</mi>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <mrow>
           <mi>Sin</mi>
           <mo>[</mo>
           <mi>t</mi>
           <mo>]</mo>
          </mrow>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>)</mo>
       </mrow>
       <mn>2</mn>
      </msup>
     </mrow>
     <mo>)</mo>
    </mrow>
    <mn>3</mn>
   </msup>
  </mrow>
 </mfrac>
</math>
</p>

<p class="Text">
 Because we will need to numerically integrate over r and over t, we might try the same trick as above and see if one of these integrals can be expressed in closed form.
</p>



<p class="Subsubsection">
 Integrating over &theta; doesn't provide a closed form (this next step takes a while to evaluate...)
</p>



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



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>Integrate</mi>
  <mo>[</mo>
  <mrow>
   <mi>TopIntegrand&zeta;r</mi>
   <mo>,</mo>
   <mtext> </mtext>
   <mrow>
    <mo>{</mo>
    <mrow>
     <mi>t</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>
    <mi>Assumptions</mi>
    <mtext> </mtext>
    <mo>&rightarrow;</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mrow>
     <mrow>
      <mi>r</mi>
      <mtext> </mtext>
      <mo>&GreaterEqual;</mo>
      <mtext> </mtext>
      <mn>0</mn>
     </mrow>
     <mtext> </mtext>
     <mo>&amp;&amp;</mo>
     <mtext> </mtext>
     <mrow>
      <mi>L</mi>
      <mtext> </mtext>
      <mo>&gt;</mo>
      <mtext> </mtext>
      <mn>0</mn>
     </mrow>
     <mtext> </mtext>
     <mo>&amp;&amp;</mo>
     <mtext>  </mtext>
     <mrow>
      <mi>x</mi>
      <mo>&Element;</mo>
      <mtext> </mtext>
      <mi>Reals</mi>
     </mrow>
     <mtext> </mtext>
     <mo>&amp;&amp;</mo>
     <mtext> </mtext>
     <mrow>
      <mi>y</mi>
      <mtext> </mtext>
      <mo>&Element;</mo>
      <mtext> </mtext>
      <mi>Reals</mi>
     </mrow>
     <mtext> </mtext>
     <mo>&amp;&amp;</mo>
     <mtext> </mtext>
     <mrow>
      <mi>z</mi>
      <mtext> </mtext>
      <mo>&Element;</mo>
      <mtext> </mtext>
      <mi>Reals</mi>
     </mrow>
    </mrow>
   </mrow>
  </mrow>
  <mo>]</mo>
 </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>TopIntegrand&zeta;r</mi>
    <mtext>\&quot; is similar to existing symbol \&quot;</mtext>
    <mi>TopIntegrand&theta;r</mi>
    <mtext>\&quot;. </mtext>
    <maction actiontype='highlight'>
     <mi>More&hellip;</mi>
    </maction>
   </mrow>
   <annotation encoding='Mathematica'>&quot;Possible spelling error: new symbol name \\\&quot;\\!\\(TopIntegrand\[Zeta]r\\)\\\&quot; is similar to existing symbol \\\&quot;\\!\\(TopIntegrand\[Theta]r\\)\\\&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="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>Integrate</mi>
  <mo>[</mo>
  <mrow>
   <mfrac>
    <mrow>
     <mi>r</mi>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mrow>
      <mo>(</mo>
      <mrow>
       <mi>L</mi>
       <mo>-</mo>
       <mrow>
        <mn>2</mn>
        <mo>&InvisibleTimes;</mo>
        <mi>z</mi>
       </mrow>
      </mrow>
      <mo>)</mo>
     </mrow>
    </mrow>
    <mrow>
     <mn>6</mn>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <msup>
      <mrow>
       <mo>(</mo>
       <mrow>
        <mrow>
         <mfrac>
          <mn>1</mn>
          <mn>4</mn>
         </mfrac>
         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <msup>
          <mrow>
           <mo>(</mo>
           <mrow>
            <mi>L</mi>
            <mo>-</mo>
            <mrow>
             <mn>2</mn>
             <mo>&InvisibleTimes;</mo>
             <mi>z</mi>
            </mrow>
           </mrow>
           <mo>)</mo>
          </mrow>
          <mn>2</mn>
         </msup>
        </mrow>
        <mo>+</mo>
        <msup>
         <mrow>
          <mo>(</mo>
          <mrow>
           <mi>x</mi>
           <mo>-</mo>
           <mrow>
            <mi>r</mi>
            <mo>&InvisibleTimes;</mo>
            <mrow>
             <mi>Cos</mi>
             <mo>[</mo>
             <mi>t</mi>
             <mo>]</mo>
            </mrow>
           </mrow>
          </mrow>
          <mo>)</mo>
         </mrow>
         <mn>2</mn>
        </msup>
        <mo>+</mo>
        <msup>
         <mrow>
          <mo>(</mo>
          <mrow>
           <mi>y</mi>
           <mo>-</mo>
           <mrow>
            <mi>r</mi>
            <mo>&InvisibleTimes;</mo>
            <mrow>
             <mi>Sin</mi>
             <mo>[</mo>
             <mi>t</mi>
             <mo>]</mo>
            </mrow>
           </mrow>
          </mrow>
          <mo>)</mo>
         </mrow>
         <mn>2</mn>
        </msup>
       </mrow>
       <mo>)</mo>
      </mrow>
      <mn>3</mn>
     </msup>
    </mrow>
   </mfrac>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>{</mo>
    <mrow>
     <mi>t</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>
    <mi>Assumptions</mi>
    <mo>&rightarrow;</mo>
    <mrow>
     <mo>{</mo>
     <mrow>
      <mrow>
       <mi>r</mi>
       <mo>&gt;</mo>
       <mn>0</mn>
      </mrow>
      <mo>,</mo>
      <mrow>
       <mi>L</mi>
       <mo>&gt;</mo>
       <mn>0</mn>
      </mrow>
      <mo>,</mo>
      <mrow>
       <mi>x</mi>
       <mo>&Element;</mo>
       <mi>Reals</mi>
      </mrow>
      <mo>,</mo>
      <mrow>
       <mi>y</mi>
       <mo>&Element;</mo>
       <mi>Reals</mi>
      </mrow>
      <mo>,</mo>
      <mrow>
       <mi>z</mi>
       <mo>&Element;</mo>
       <mi>Reals</mi>
      </mrow>
     </mrow>
     <mo>}</mo>
    </mrow>
   </mrow>
  </mrow>
  <mo>]</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

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



<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mn>2</mn>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>&pi;</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>TopIntegrand&zeta;r</mi>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Subsubsection">
 Integrating over r does work
</p>



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



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>TopIntegrand&theta;Indr</mi>
  <mo>=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mi>Integrate</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mi>TopIntegrand&theta;r</mi>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mi>r</mi>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mi>Assumptions</mi>
     <mtext> </mtext>
     <mo>&rightarrow;</mo>
     <mtext> </mtext>
     <mrow>
      <mrow>
       <mi>t</mi>
       <mtext> </mtext>
       <mo>&GreaterEqual;</mo>
       <mtext> </mtext>
       <mn>0</mn>
      </mrow>
      <mtext> </mtext>
      <mo>&amp;&amp;</mo>
      <mtext> </mtext>
      <mrow>
       <mi>L</mi>
       <mtext> </mtext>
       <mo>&gt;</mo>
       <mtext> </mtext>
       <mn>0</mn>
      </mrow>
      <mtext> </mtext>
      <mo>&amp;&amp;</mo>
      <mtext>   </mtext>
      <mrow>
       <mi>x</mi>
       <mo>&Element;</mo>
       <mtext> </mtext>
       <mi>Reals</mi>
      </mrow>
      <mtext> </mtext>
      <mo>&amp;&amp;</mo>
      <mtext> </mtext>
      <mrow>
       <mi>y</mi>
       <mtext> </mtext>
       <mo>&Element;</mo>
       <mtext> </mtext>
       <mi>Reals</mi>
      </mrow>
      <mtext> </mtext>
      <mo>&amp;&amp;</mo>
      <mtext> </mtext>
      <mrow>
       <mi>z</mi>
       <mtext> </mtext>
       <mo>&Element;</mo>
       <mtext> </mtext>
       <mi>Reals</mi>
      </mrow>
     </mrow>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

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



<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mfrac>
   <mn>1</mn>
   <mn>6</mn>
  </mfrac>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mrow>
   <mo>(</mo>
   <mrow>
    <mi>L</mi>
    <mo>-</mo>
    <mrow>
     <mn>2</mn>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mi>z</mi>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>)</mo>
  </mrow>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mrow>
   <mo>(</mo>
   <mrow>
    <mrow>
     <mo>-</mo>
     <mfrac>
      <mrow>
       <mn>12</mn>
       <mo>&InvisibleTimes;</mo>
       <mrow>
        <mi>ArcTan</mi>
        <mo>[</mo>
        <mfrac>
         <mrow>
          <mn>2</mn>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <mrow>
           <mo>(</mo>
           <mrow>
            <mrow>
             <mo>-</mo>
             <mi>r</mi>
            </mrow>
            <mo>+</mo>
            <mrow>
             <mi>x</mi>
             <mo>&InvisibleTimes;</mo>
             <mrow>
              <mi>Cos</mi>
              <mo>[</mo>
              <mi>t</mi>
              <mo>]</mo>
             </mrow>
            </mrow>
            <mo>+</mo>
            <mrow>
             <mi>y</mi>
             <mo>&InvisibleTimes;</mo>
             <mrow>
              <mi>Sin</mi>
              <mo>[</mo>
              <mi>t</mi>
              <mo>]</mo>
             </mrow>
            </mrow>
           </mrow>
           <mo>)</mo>
          </mrow>
         </mrow>
         <msqrt>
          <mrow>
           <msup>
            <mi>L</mi>
            <mn>2</mn>
           </msup>
           <mo>+</mo>
           <mrow>
            <mn>2</mn>
            <mo>&InvisibleTimes;</mo>
            <msup>
             <mi>x</mi>
             <mn>2</mn>
            </msup>
           </mrow>
           <mo>+</mo>
           <mrow>
            <mn>2</mn>
            <mo>&InvisibleTimes;</mo>
            <msup>
             <mi>y</mi>
             <mn>2</mn>
            </msup>
           </mrow>
           <mo>-</mo>
           <mrow>
            <mn>4</mn>
            <mo>&InvisibleTimes;</mo>
            <mi>L</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>
           <mo>-</mo>
           <mrow>
            <mn>2</mn>
            <mo>&InvisibleTimes;</mo>
            <msup>
             <mi>x</mi>
             <mn>2</mn>
            </msup>
            <mo>&InvisibleTimes;</mo>
            <mrow>
             <mi>Cos</mi>
             <mo>[</mo>
             <mrow>
              <mn>2</mn>
              <mo>&InvisibleTimes;</mo>
              <mi>t</mi>
             </mrow>
             <mo>]</mo>
            </mrow>
           </mrow>
           <mo>+</mo>
           <mrow>
            <mn>2</mn>
            <mo>&InvisibleTimes;</mo>
            <msup>
             <mi>y</mi>
             <mn>2</mn>
            </msup>
            <mo>&InvisibleTimes;</mo>
            <mrow>
             <mi>Cos</mi>
             <mo>[</mo>
             <mrow>
              <mn>2</mn>
              <mo>&InvisibleTimes;</mo>
              <mi>t</mi>
             </mrow>
             <mo>]</mo>
            </mrow>
           </mrow>
           <mo>-</mo>
           <mrow>
            <mn>4</mn>
            <mo>&InvisibleTimes;</mo>
            <mi>x</mi>
            <mo>&InvisibleTimes;</mo>
            <mi>y</mi>
            <mo>&InvisibleTimes;</mo>
            <mrow>
             <mi>Sin</mi>
             <mo>[</mo>
             <mrow>
              <mn>2</mn>
              <mo>&InvisibleTimes;</mo>
              <mi>t</mi>
             </mrow>
             <mo>]</mo>
            </mrow>
           </mrow>
          </mrow>
         </msqrt>
        </mfrac>
        <mo>]</mo>
       </mrow>
       <mo>&InvisibleTimes;</mo>
       <mrow>
        <mo>(</mo>
        <mrow>
         <mrow>
          <mi>x</mi>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <mrow>
           <mi>Cos</mi>
           <mo>[</mo>
           <mi>t</mi>
           <mo>]</mo>
          </mrow>
         </mrow>
         <mo>+</mo>
         <mrow>
          <mi>y</mi>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <mrow>
           <mi>Sin</mi>
           <mo>[</mo>
           <mi>t</mi>
           <mo>]</mo>
          </mrow>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>)</mo>
       </mrow>
      </mrow>
      <msup>
       <mrow>
        <mo>(</mo>
        <mrow>
         <msup>
          <mi>L</mi>
          <mn>2</mn>
         </msup>
         <mo>+</mo>
         <mrow>
          <mn>2</mn>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <msup>
           <mi>x</mi>
           <mn>2</mn>
          </msup>
         </mrow>
         <mo>+</mo>
         <mrow>
          <mn>2</mn>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <msup>
           <mi>y</mi>
           <mn>2</mn>
          </msup>
         </mrow>
         <mo>-</mo>
         <mrow>
          <mn>4</mn>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <mi>L</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>
         <mo>-</mo>
         <mrow>
          <mn>2</mn>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <msup>
           <mi>x</mi>
           <mn>2</mn>
          </msup>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <mrow>
           <mi>Cos</mi>
           <mo>[</mo>
           <mrow>
            <mn>2</mn>
            <mo>&InvisibleTimes;</mo>
            <mi>t</mi>
           </mrow>
           <mo>]</mo>
          </mrow>
         </mrow>
         <mo>+</mo>
         <mrow>
          <mn>2</mn>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <msup>
           <mi>y</mi>
           <mn>2</mn>
          </msup>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <mrow>
           <mi>Cos</mi>
           <mo>[</mo>
           <mrow>
            <mn>2</mn>
            <mo>&InvisibleTimes;</mo>
            <mi>t</mi>
           </mrow>
           <mo>]</mo>
          </mrow>
         </mrow>
         <mo>-</mo>
         <mrow>
          <mn>4</mn>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <mi>x</mi>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <mi>y</mi>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <mrow>
           <mi>Sin</mi>
           <mo>[</mo>
           <mrow>
            <mn>2</mn>
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            <mi>t</mi>
           </mrow>
           <mo>]</mo>
          </mrow>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>)</mo>
       </mrow>
       <mrow>
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        <mo>/</mo>
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       </mrow>
      </msup>
     </mfrac>
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    <mfrac>
     <mrow>
      <mn>12</mn>
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      <mrow>
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       <mrow>
        <mrow>
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         <msup>
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         </msup>
        </mrow>
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        <msup>
         <mi>y</mi>
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        </msup>
        <mo>+</mo>
        <mrow>
         <mn>2</mn>
         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <mi>r</mi>
         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <mi>x</mi>
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         <mrow>
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          <mo>[</mo>
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         </mrow>
        </mrow>
        <mo>-</mo>
        <mrow>
         <msup>
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         <mrow>
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          <mo>[</mo>
          <mrow>
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           <mi>t</mi>
          </mrow>
          <mo>]</mo>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>+</mo>
        <mrow>
         <msup>
          <mi>y</mi>
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         </msup>
         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <mrow>
          <mi>Cos</mi>
          <mo>[</mo>
          <mrow>
           <mn>2</mn>
           <mo>&InvisibleTimes;</mo>
           <mi>t</mi>
          </mrow>
          <mo>]</mo>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>+</mo>
        <mrow>
         <mn>2</mn>
         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
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         </mrow>
        </mrow>
        <mo>-</mo>
        <mrow>
         <mn>2</mn>
         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <mi>x</mi>
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         <mrow>
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          <mo>[</mo>
          <mrow>
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          </mrow>
          <mo>]</mo>
         </mrow>
        </mrow>
       </mrow>
       <mo>)</mo>
      </mrow>
     </mrow>
     <mrow>
      <mrow>
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        <msup>
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        </msup>
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         <msup>
          <mi>r</mi>
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         </msup>
        </mrow>
        <mo>+</mo>
        <mrow>
         <mn>4</mn>
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         <msup>
          <mi>x</mi>
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         </msup>
        </mrow>
        <mo>+</mo>
        <mrow>
         <mn>4</mn>
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         <msup>
          <mi>y</mi>
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         </msup>
        </mrow>
        <mo>-</mo>
        <mrow>
         <mn>4</mn>
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         <mi>L</mi>
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        </mrow>
        <mo>+</mo>
        <mrow>
         <mn>4</mn>
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         <msup>
          <mi>z</mi>
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         </msup>
        </mrow>
        <mo>-</mo>
        <mrow>
         <mn>8</mn>
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         <mi>r</mi>
         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
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         <mrow>
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          <mo>[</mo>
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         </mrow>
        </mrow>
        <mo>-</mo>
        <mrow>
         <mn>8</mn>
         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <mi>r</mi>
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         <mrow>
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         </mrow>
        </mrow>
       </mrow>
       <mo>)</mo>
      </mrow>
      <mo>&InvisibleTimes;</mo>
      <msup>
       <mrow>
        <mo>(</mo>
        <mrow>
         <msup>
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         </msup>
         <mo>+</mo>
         <mrow>
          <mn>2</mn>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <msup>
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          </msup>
         </mrow>
         <mo>+</mo>
         <mrow>
          <mn>2</mn>
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          <msup>
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          </msup>
         </mrow>
         <mo>-</mo>
         <mrow>
          <mn>4</mn>
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          <mi>L</mi>
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          <mi>z</mi>
         </mrow>
         <mo>+</mo>
         <mrow>
          <mn>4</mn>
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          <msup>
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          </msup>
         </mrow>
         <mo>-</mo>
         <mrow>
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          <msup>
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          </mrow>
         </mrow>
         <mo>+</mo>
         <mrow>
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          <msup>
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           <mn>2</mn>
          </msup>
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          <mrow>
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           <mo>[</mo>
           <mrow>
            <mn>2</mn>
            <mo>&InvisibleTimes;</mo>
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           </mrow>
           <mo>]</mo>
          </mrow>
         </mrow>
         <mo>-</mo>
         <mrow>
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          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
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          <mrow>
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           <mrow>
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           </mrow>
           <mo>]</mo>
          </mrow>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>)</mo>
       </mrow>
       <mn>2</mn>
      </msup>
     </mrow>
    </mfrac>
    <mo>-</mo>
    <mfrac>
     <mrow>
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        <mrow>
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         <msup>
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         </msup>
        </mrow>
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        </mrow>
        <mo>+</mo>
        <mrow>
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         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <mi>L</mi>
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        </mrow>
        <mo>-</mo>
        <mrow>
         <mn>4</mn>
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         <msup>
          <mi>z</mi>
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         </msup>
        </mrow>
        <mo>+</mo>
        <mrow>
         <mn>4</mn>
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         <mi>r</mi>
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        </mrow>
        <mo>+</mo>
        <mrow>
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         </mrow>
        </mrow>
       </mrow>
       <mo>)</mo>
      </mrow>
     </mrow>
     <mrow>
      <msup>
       <mrow>
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         </msup>
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          <msup>
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          </msup>
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         <mo>+</mo>
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         <mo>+</mo>
         <mrow>
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         </mrow>
         <mo>-</mo>
         <mrow>
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         </mrow>
         <mo>+</mo>
         <mrow>
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          <msup>
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          </msup>
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         <mo>-</mo>
         <mrow>
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          <mrow>
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          </mrow>
         </mrow>
         <mo>-</mo>
         <mrow>
          <mn>8</mn>
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          <mi>r</mi>
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          <mi>y</mi>
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          <mrow>
           <mi>Sin</mi>
           <mo>[</mo>
           <mi>t</mi>
           <mo>]</mo>
          </mrow>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>)</mo>
       </mrow>
       <mn>2</mn>
      </msup>
      <mo>&InvisibleTimes;</mo>
      <mrow>
       <mo>(</mo>
       <mrow>
        <mrow>
         <mo>-</mo>
         <msup>
          <mi>L</mi>
          <mn>2</mn>
         </msup>
        </mrow>
        <mo>-</mo>
        <mrow>
         <mn>2</mn>
         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <msup>
          <mi>x</mi>
          <mn>2</mn>
         </msup>
        </mrow>
        <mo>-</mo>
        <mrow>
         <mn>2</mn>
         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <msup>
          <mi>y</mi>
          <mn>2</mn>
         </msup>
        </mrow>
        <mo>+</mo>
        <mrow>
         <mn>4</mn>
         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <mi>L</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>
        <mo>+</mo>
        <mrow>
         <mn>2</mn>
         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <msup>
          <mi>x</mi>
          <mn>2</mn>
         </msup>
         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <mrow>
          <mi>Cos</mi>
          <mo>[</mo>
          <mrow>
           <mn>2</mn>
           <mo>&InvisibleTimes;</mo>
           <mi>t</mi>
          </mrow>
          <mo>]</mo>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>-</mo>
        <mrow>
         <mn>2</mn>
         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <msup>
          <mi>y</mi>
          <mn>2</mn>
         </msup>
         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <mrow>
          <mi>Cos</mi>
          <mo>[</mo>
          <mrow>
           <mn>2</mn>
           <mo>&InvisibleTimes;</mo>
           <mi>t</mi>
          </mrow>
          <mo>]</mo>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>+</mo>
        <mrow>
         <mn>4</mn>
         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <mi>x</mi>
         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <mi>y</mi>
         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <mrow>
          <mi>Sin</mi>
          <mo>[</mo>
          <mrow>
           <mn>2</mn>
           <mo>&InvisibleTimes;</mo>
           <mi>t</mi>
          </mrow>
          <mo>]</mo>
         </mrow>
        </mrow>
       </mrow>
       <mo>)</mo>
      </mrow>
     </mrow>
    </mfrac>
   </mrow>
   <mo>)</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

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



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mrow>
   <mi>TopIntegrand&theta;</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mtext>x_</mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext>y_</mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext>z_</mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext>CylRad_</mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext>CylLen_</mtext>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
  <mtext> </mtext>
  <mo>:=</mo>
  <mrow>
   <mi>Evaluate</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mi>Simplify</mi>
    <mo>[</mo>
    <mrow>
     <mrow>
      <mo>(</mo>
      <mrow>
       <mi>TopIntegrand&theta;Indr</mi>
       <mo>/.</mo>
       <mrow>
        <mo>{</mo>
        <mrow>
         <mrow>
          <mi>r</mi>
          <mo>-&gt;</mo>
          <mi>CylRad</mi>
         </mrow>
         <mo>,</mo>
         <mrow>
          <mi>L</mi>
          <mo>-&gt;</mo>
          <mi>CylLen</mi>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>}</mo>
       </mrow>
      </mrow>
      <mo>)</mo>
     </mrow>
     <mo>-</mo>
     <mrow>
      <mo>(</mo>
      <mrow>
       <mi>TopIntegrand&theta;Indr</mi>
       <mo>/.</mo>
       <mrow>
        <mo>{</mo>
        <mrow>
         <mrow>
          <mi>r</mi>
          <mo>-&gt;</mo>
          <mn>0</mn>
         </mrow>
         <mo>,</mo>
         <mrow>
          <mi>L</mi>
          <mo>-&gt;</mo>
          <mi>CylLen</mi>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>}</mo>
       </mrow>
      </mrow>
      <mo>)</mo>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </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>TopIntegrand&theta;</mi>
    <mtext>\&quot; is similar to existing symbol \&quot;</mtext>
    <mi>TopIntegrand&theta;r</mi>
    <mtext>\&quot;. </mtext>
    <maction actiontype='highlight'>
     <mi>More&hellip;</mi>
    </maction>
   </mrow>
   <annotation encoding='Mathematica'>&quot;Possible spelling error: new symbol name \\\&quot;\\!\\(TopIntegrand\[Theta]\\)\\\&quot; is similar to existing symbol \\\&quot;\\!\\(TopIntegrand\[Theta]r\\)\\\&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[30]:=
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mrow>
   <mi>TopContribution</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mtext>xpos_</mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>ypos_</mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>zpos_</mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>CylRad_</mtext>
    <mtext> </mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>CylLen_</mtext>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
  <mtext> </mtext>
  <mo>:=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mi>NIntegrate</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mi>Evaluate</mi>
    <mo>[</mo>
    <mrow>
     <mrow>
      <mi>TopIntegrand&theta;</mi>
      <mo>[</mo>
      <mrow>
       <mi>xpos</mi>
       <mo>,</mo>
       <mi>ypos</mi>
       <mo>,</mo>
       <mi>zpos</mi>
       <mo>,</mo>
       <mtext> </mtext>
       <mi>CylRad</mi>
       <mo>,</mo>
       <mtext> </mtext>
       <mi>CylLen</mi>
      </mrow>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
     <mo>,</mo>
     <mrow>
      <mo>{</mo>
      <mrow>
       <mi>t</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>
 </mrow>
</math>
</p>

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



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mrow>
   <mi>TopContribution</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mtext>dist_</mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>zpos_</mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>CylRad_</mtext>
    <mtext> </mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>CylLen_</mtext>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
  <mtext> </mtext>
  <mo>:=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mi>NIntegrate</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mi>Evaluate</mi>
    <mo>[</mo>
    <mrow>
     <mrow>
      <mi>TopIntegrand&theta;</mi>
      <mo>[</mo>
      <mrow>
       <mi>dist</mi>
       <mo>,</mo>
       <mn>0</mn>
       <mo>,</mo>
       <mi>zpos</mi>
       <mo>,</mo>
       <mtext> </mtext>
       <mi>CylRad</mi>
       <mo>,</mo>
       <mtext> </mtext>
       <mi>CylLen</mi>
      </mrow>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
     <mo>,</mo>
     <mrow>
      <mo>{</mo>
      <mrow>
       <mi>t</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>
 </mrow>
</math>
</p>

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



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>TopContribution</mi>
  <mo>[</mo>
  <mrow>
   <mrow>
    <mi>Sqrt</mi>
    <mo>[</mo>
    <mn>2</mn>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mi>Sqrt</mi>
    <mo>[</mo>
    <mn>2</mn>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mn>1</mn>
    <mo>/</mo>
    <mn>3</mn>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mn>1</mn>
   <mo>,</mo>
   <mn>2</mn>
  </mrow>
  <mo>]</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

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



<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mn>0.019746507925389237</mn>
</math>
</p>

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



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>TopContribution</mi>
  <mo>[</mo>
  <mrow>
   <mn>2</mn>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mn>1</mn>
    <mo>/</mo>
    <mn>3</mn>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mn>1</mn>
   <mo>,</mo>
   <mn>2</mn>
  </mrow>
  <mo>]</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

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



<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mn>0.0197465079253876</mn>
</math>
</p>

<p class="Text">
 Bottom Cap Surface normals and differential quantities
</p>



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



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>BotSurf</mi>
  <mtext> </mtext>
  <mo>=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mo>{</mo>
   <mrow>
    <mrow>
     <mi>r</mi>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mrow>
      <mi>Cos</mi>
      <mo>[</mo>
      <mi>t</mi>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mi>r</mi>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mrow>
      <mi>Sin</mi>
      <mo>[</mo>
      <mi>t</mi>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mfrac>
     <mrow>
      <mo>-</mo>
      <mi>L</mi>
     </mrow>
     <mn>2</mn>
    </mfrac>
   </mrow>
   <mo>}</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

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



<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>{</mo>
  <mrow>
   <mrow>
    <mi>r</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mrow>
     <mi>Cos</mi>
     <mo>[</mo>
     <mi>t</mi>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mi>r</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mrow>
     <mi>Sin</mi>
     <mo>[</mo>
     <mi>t</mi>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>-</mo>
    <mfrac>
     <mi>L</mi>
     <mn>2</mn>
    </mfrac>
   </mrow>
  </mrow>
  <mo>}</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

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



<p class="Input">
 <img src="HTMLFiles/Lecture-16_5.gif" alt="BotSurfRt = D[BotSurf, t]"  width="237" height="23"  style="vertical-align:middle" />
</p>

<p class="Input">
 <img src="HTMLFiles/Lecture-16_6.gif" alt="BotSurfRr&nbsp;&nbsp;&nbsp; = D[BotSurf, r]"  width="241" height="23"  style="vertical-align:middle" />
</p>

<p class="CellLabel">
 Out[35]=
</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>Sin</mi>
     <mo>[</mo>
     <mi>t</mi>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mi>r</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mrow>
     <mi>Cos</mi>
     <mo>[</mo>
     <mi>t</mi>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mn>0</mn>
  </mrow>
  <mo>}</mo>
 </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>BotSurfRr</mi>
    <mtext>\&quot; is similar to existing symbol \&quot;</mtext>
    <mi>BotSurfRt</mi>
    <mtext>\&quot;. </mtext>
    <maction actiontype='highlight'>
     <mi>More&hellip;</mi>
    </maction>
   </mrow>
   <annotation encoding='Mathematica'>&quot;Possible spelling error: new symbol name \\\&quot;\\!\\(BotSurfRr\\)\\\&quot; is similar to existing symbol \\\&quot;\\!\\(BotSurfRt\\)\\\&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[36]=
</p>



<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>{</mo>
  <mrow>
   <mrow>
    <mi>Cos</mi>
    <mo>[</mo>
    <mi>t</mi>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mi>Sin</mi>
    <mo>[</mo>
    <mi>t</mi>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mn>0</mn>
  </mrow>
  <mo>}</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Text">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>The</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>oriented</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>surface</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>patch</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>d</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mover>
   <mi>A</mi>
   <mo>&rightarrow;</mo>
  </mover>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>for</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>the</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>bottom</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>surface</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>is</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>the</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>following</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mrow>
   <mo>(</mo>
   <mrow>
    <mi>multiplied</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>by</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>dr</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>d&theta;</mi>
   </mrow>
   <mo>)</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

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



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>NormalVecBotSurf</mi>
  <mtext> </mtext>
  <mo>=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mi>FullSimplify</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mi>Cross</mi>
    <mo>[</mo>
    <mrow>
     <mi>BotSurfRt</mi>
     <mo>,</mo>
     <mi>BotSurfRr</mi>
    </mrow>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

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



<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>{</mo>
  <mrow>
   <mn>0</mn>
   <mo>,</mo>
   <mn>0</mn>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>-</mo>
    <mi>r</mi>
   </mrow>
  </mrow>
  <mo>}</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 In[38]:=
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>BotIntegrand&theta;r</mi>
  <mtext> </mtext>
  <mo>=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mi>FullSimplify</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mrow>
     <mo>(</mo>
     <mrow>
      <mi>FVecLondon</mi>
      <mo>/.</mo>
      <mrow>
       <mo>{</mo>
       <mrow>
        <mrow>
         <mi>&xi;</mi>
         <mo>&rightarrow;</mo>
         <mrow>
          <mi>r</mi>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <mrow>
           <mi>Cos</mi>
           <mo>[</mo>
           <mi>t</mi>
           <mo>]</mo>
          </mrow>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>,</mo>
        <mtext> </mtext>
        <mrow>
         <mi>&eta;</mi>
         <mo>&rightarrow;</mo>
         <mtext> </mtext>
         <mrow>
          <mi>r</mi>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <mrow>
           <mi>Sin</mi>
           <mo>[</mo>
           <mi>t</mi>
           <mo>]</mo>
          </mrow>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>,</mo>
        <mrow>
         <mi>&zeta;</mi>
         <mo>&rightarrow;</mo>
         <mrow>
          <mrow>
           <mo>-</mo>
           <mi>L</mi>
          </mrow>
          <mo>/</mo>
          <mn>2</mn>
         </mrow>
        </mrow>
       </mrow>
       <mo>}</mo>
      </mrow>
     </mrow>
     <mo>)</mo>
    </mrow>
    <mo>.</mo>
    <mi>NormalVecBotSurf</mi>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 Out[38]=
</p>



<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mfrac>
  <mrow>
   <mn>32</mn>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>r</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mrow>
    <mo>(</mo>
    <mrow>
     <mi>L</mi>
     <mo>+</mo>
     <mrow>
      <mn>2</mn>
      <mo>&InvisibleTimes;</mo>
      <mi>z</mi>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>)</mo>
   </mrow>
  </mrow>
  <mrow>
   <mn>3</mn>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <msup>
    <mrow>
     <mo>(</mo>
     <mrow>
      <mrow>
       <mn>4</mn>
       <mo>&InvisibleTimes;</mo>
       <mrow>
        <mo>(</mo>
        <mrow>
         <msup>
          <mi>r</mi>
          <mn>2</mn>
         </msup>
         <mo>+</mo>
         <msup>
          <mi>x</mi>
          <mn>2</mn>
         </msup>
         <mo>+</mo>
         <msup>
          <mi>y</mi>
          <mn>2</mn>
         </msup>
        </mrow>
        <mo>)</mo>
       </mrow>
      </mrow>
      <mo>+</mo>
      <msup>
       <mrow>
        <mo>(</mo>
        <mrow>
         <mi>L</mi>
         <mo>+</mo>
         <mrow>
          <mn>2</mn>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <mi>z</mi>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>)</mo>
       </mrow>
       <mn>2</mn>
      </msup>
      <mo>-</mo>
      <mrow>
       <mn>8</mn>
       <mo>&InvisibleTimes;</mo>
       <mi>r</mi>
       <mo>&InvisibleTimes;</mo>
       <mrow>
        <mo>(</mo>
        <mrow>
         <mrow>
          <mi>x</mi>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <mrow>
           <mi>Cos</mi>
           <mo>[</mo>
           <mi>t</mi>
           <mo>]</mo>
          </mrow>
         </mrow>
         <mo>+</mo>
         <mrow>
          <mi>y</mi>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <mrow>
           <mi>Sin</mi>
           <mo>[</mo>
           <mi>t</mi>
           <mo>]</mo>
          </mrow>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>)</mo>
       </mrow>
      </mrow>
     </mrow>
     <mo>)</mo>
    </mrow>
    <mn>3</mn>
   </msup>
  </mrow>
 </mfrac>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 In[39]:=
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>BotIntegrand&theta;Indr</mi>
  <mo>=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mi>Integrate</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mi>BotIntegrand&theta;r</mi>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mi>r</mi>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mi>Assumptions</mi>
     <mtext> </mtext>
     <mo>&rightarrow;</mo>
     <mtext> </mtext>
     <mrow>
      <mrow>
       <mi>t</mi>
       <mtext> </mtext>
       <mo>&GreaterEqual;</mo>
       <mtext> </mtext>
       <mn>0</mn>
      </mrow>
      <mtext> </mtext>
      <mo>&amp;&amp;</mo>
      <mtext> </mtext>
      <mrow>
       <mi>L</mi>
       <mtext> </mtext>
       <mo>&gt;</mo>
       <mtext> </mtext>
       <mn>0</mn>
      </mrow>
      <mtext> </mtext>
      <mo>&amp;&amp;</mo>
      <mtext>   </mtext>
      <mrow>
       <mi>x</mi>
       <mo>&Element;</mo>
       <mtext> </mtext>
       <mi>Reals</mi>
      </mrow>
      <mtext> </mtext>
      <mo>&amp;&amp;</mo>
      <mtext> </mtext>
      <mrow>
       <mi>y</mi>
       <mtext> </mtext>
       <mo>&Element;</mo>
       <mtext> </mtext>
       <mi>Reals</mi>
      </mrow>
      <mtext> </mtext>
      <mo>&amp;&amp;</mo>
      <mtext> </mtext>
      <mrow>
       <mi>z</mi>
       <mtext> </mtext>
       <mo>&Element;</mo>
       <mtext> </mtext>
       <mi>Reals</mi>
      </mrow>
     </mrow>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 Out[39]=
</p>



<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mfrac>
   <mn>32</mn>
   <mn>3</mn>
  </mfrac>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mrow>
   <mo>(</mo>
   <mrow>
    <mi>L</mi>
    <mo>+</mo>
    <mrow>
     <mn>2</mn>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mi>z</mi>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>)</mo>
  </mrow>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mrow>
   <mo>(</mo>
   <mrow>
    <mrow>
     <mo>-</mo>
     <mrow>
      <mrow>
       <mo>(</mo>
       <mrow>
        <mn>3</mn>
        <mo>&InvisibleTimes;</mo>
        <mrow>
         <mi>ArcTan</mi>
         <mo>[</mo>
         <mfrac>
          <mrow>
           <mn>2</mn>
           <mo>&InvisibleTimes;</mo>
           <mrow>
            <mo>(</mo>
            <mrow>
             <mrow>
              <mo>-</mo>
              <mi>r</mi>
             </mrow>
             <mo>+</mo>
             <mrow>
              <mi>x</mi>
              <mo>&InvisibleTimes;</mo>
              <mrow>
               <mi>Cos</mi>
               <mo>[</mo>
               <mi>t</mi>
               <mo>]</mo>
              </mrow>
             </mrow>
             <mo>+</mo>
             <mrow>
              <mi>y</mi>
              <mo>&InvisibleTimes;</mo>
              <mrow>
               <mi>Sin</mi>
               <mo>[</mo>
               <mi>t</mi>
               <mo>]</mo>
              </mrow>
             </mrow>
            </mrow>
            <mo>)</mo>
           </mrow>
          </mrow>
          <msqrt>
           <mrow>
            <msup>
             <mi>L</mi>
             <mn>2</mn>
            </msup>
            <mo>+</mo>
            <mrow>
             <mn>2</mn>
             <mo>&InvisibleTimes;</mo>
             <msup>
              <mi>x</mi>
              <mn>2</mn>
             </msup>
            </mrow>
            <mo>+</mo>
            <mrow>
             <mn>2</mn>
             <mo>&InvisibleTimes;</mo>
             <msup>
              <mi>y</mi>
              <mn>2</mn>
             </msup>
            </mrow>
            <mo>+</mo>
            <mrow>
             <mn>4</mn>
             <mo>&InvisibleTimes;</mo>
             <mi>L</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>
            <mo>-</mo>
            <mrow>
             <mn>2</mn>
             <mo>&InvisibleTimes;</mo>
             <msup>
              <mi>x</mi>
              <mn>2</mn>
             </msup>
             <mo>&InvisibleTimes;</mo>
             <mrow>
              <mi>Cos</mi>
              <mo>[</mo>
              <mrow>
               <mn>2</mn>
               <mo>&InvisibleTimes;</mo>
               <mi>t</mi>
              </mrow>
              <mo>]</mo>
             </mrow>
            </mrow>
            <mo>+</mo>
            <mrow>
             <mn>2</mn>
             <mo>&InvisibleTimes;</mo>
             <msup>
              <mi>y</mi>
              <mn>2</mn>
             </msup>
             <mo>&InvisibleTimes;</mo>
             <mrow>
              <mi>Cos</mi>
              <mo>[</mo>
              <mrow>
               <mn>2</mn>
               <mo>&InvisibleTimes;</mo>
               <mi>t</mi>
              </mrow>
              <mo>]</mo>
             </mrow>
            </mrow>
            <mo>-</mo>
            <mrow>
             <mn>4</mn>
             <mo>&InvisibleTimes;</mo>
             <mi>x</mi>
             <mo>&InvisibleTimes;</mo>
             <mi>y</mi>
             <mo>&InvisibleTimes;</mo>
             <mrow>
              <mi>Sin</mi>
              <mo>[</mo>
              <mrow>
               <mn>2</mn>
               <mo>&InvisibleTimes;</mo>
               <mi>t</mi>
              </mrow>
              <mo>]</mo>
             </mrow>
            </mrow>
           </mrow>
          </msqrt>
         </mfrac>
         <mo>]</mo>
        </mrow>
        <mo>&InvisibleTimes;</mo>
        <mrow>
         <mo>(</mo>
         <mrow>
          <mrow>
           <mi>x</mi>
           <mo>&InvisibleTimes;</mo>
           <mrow>
            <mi>Cos</mi>
            <mo>[</mo>
            <mi>t</mi>
            <mo>]</mo>
           </mrow>
          </mrow>
          <mo>+</mo>
          <mrow>
           <mi>y</mi>
           <mo>&InvisibleTimes;</mo>
           <mrow>
            <mi>Sin</mi>
            <mo>[</mo>
            <mi>t</mi>
            <mo>]</mo>
           </mrow>
          </mrow>
         </mrow>
         <mo>)</mo>
        </mrow>
       </mrow>
       <mo>)</mo>
      </mrow>
      <mo>/</mo>
      <mrow>
       <mo>(</mo>
       <mrow>
        <mn>16</mn>
        <mo>&InvisibleTimes;</mo>
        <msqrt>
         <mrow>
          <msup>
           <mi>L</mi>
           <mn>2</mn>
          </msup>
          <mo>+</mo>
          <mrow>
           <mn>2</mn>
           <mo>&InvisibleTimes;</mo>
           <msup>
            <mi>x</mi>
            <mn>2</mn>
           </msup>
          </mrow>
          <mo>+</mo>
          <mrow>
           <mn>2</mn>
           <mo>&InvisibleTimes;</mo>
           <msup>
            <mi>y</mi>
            <mn>2</mn>
           </msup>
          </mrow>
          <mo>+</mo>
          <mrow>
           <mn>4</mn>
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           <mn>2</mn>
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          </mrow>
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           <mrow>
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           </mrow>
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          </mrow>
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           <mo>-</mo>
           <mrow>
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            </mrow>
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           <mo>+</mo>
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           </mrow>
          </mrow>
          <mo>)</mo>
         </mrow>
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       </mrow>
       <mo>)</mo>
      </mrow>
     </mrow>
    </mrow>
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    <mfrac>
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        </msup>
        <mo>+</mo>
        <mrow>
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         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <mi>r</mi>
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         <mrow>
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         </mrow>
        </mrow>
        <mo>-</mo>
        <mrow>
         <msup>
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         <mrow>
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          <mo>[</mo>
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          </mrow>
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         </mrow>
        </mrow>
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        <mrow>
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         </mrow>
        </mrow>
        <mo>+</mo>
        <mrow>
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        </mrow>
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         </mrow>
        </mrow>
       </mrow>
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     <mrow>
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         </msup>
        </mrow>
        <mo>+</mo>
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        </mrow>
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         <msup>
          <mi>z</mi>
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        </mrow>
        <mo>-</mo>
        <mrow>
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         </mrow>
        </mrow>
        <mo>-</mo>
        <mrow>
         <mn>8</mn>
         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <mi>r</mi>
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          <mo>]</mo>
         </mrow>
        </mrow>
       </mrow>
       <mo>)</mo>
      </mrow>
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      <msup>
       <mrow>
        <mo>(</mo>
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         <mrow>
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          <msup>
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          </msup>
         </mrow>
         <mo>-</mo>
         <mrow>
          <mn>2</mn>
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          <msup>
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         <mo>-</mo>
         <mrow>
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          <msup>
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         </mrow>
         <mo>-</mo>
         <mrow>
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          <mi>L</mi>
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          <mi>z</mi>
         </mrow>
         <mo>-</mo>
         <mrow>
          <mn>4</mn>
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         </mrow>
         <mo>+</mo>
         <mrow>
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          <msup>
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           <mrow>
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           <mo>]</mo>
          </mrow>
         </mrow>
         <mo>-</mo>
         <mrow>
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          <mrow>
           <mi>Cos</mi>
           <mo>[</mo>
           <mrow>
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           </mrow>
           <mo>]</mo>
          </mrow>
         </mrow>
         <mo>+</mo>
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           <mi>Sin</mi>
           <mo>[</mo>
           <mrow>
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          </mrow>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>)</mo>
       </mrow>
       <mn>2</mn>
      </msup>
     </mrow>
    </mfrac>
    <mo>+</mo>
    <mfrac>
     <mrow>
      <msup>
       <mi>L</mi>
       <mn>2</mn>
      </msup>
      <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>
       <mi>L</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>
      <mo>-</mo>
      <mrow>
       <mn>4</mn>
       <mo>&InvisibleTimes;</mo>
       <mi>r</mi>
       <mo>&InvisibleTimes;</mo>
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       <mo>&InvisibleTimes;</mo>
       <mrow>
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        <mo>[</mo>
        <mi>t</mi>
        <mo>]</mo>
       </mrow>
      </mrow>
      <mo>-</mo>
      <mrow>
       <mn>4</mn>
       <mo>&InvisibleTimes;</mo>
       <mi>r</mi>
       <mo>&InvisibleTimes;</mo>
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       <mo>&InvisibleTimes;</mo>
       <mrow>
        <mi>Sin</mi>
        <mo>[</mo>
        <mi>t</mi>
        <mo>]</mo>
       </mrow>
      </mrow>
     </mrow>
     <mrow>
      <mn>16</mn>
      <mo>&InvisibleTimes;</mo>
      <msup>
       <mrow>
        <mo>(</mo>
        <mrow>
         <msup>
          <mi>L</mi>
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         </msup>
         <mo>+</mo>
         <mrow>
          <mn>4</mn>
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          <msup>
           <mi>r</mi>
           <mn>2</mn>
          </msup>
         </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>
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          </msup>
         </mrow>
         <mo>+</mo>
         <mrow>
          <mn>4</mn>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <mi>L</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>
         <mo>-</mo>
         <mrow>
          <mn>8</mn>
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          <mi>r</mi>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <mi>x</mi>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <mrow>
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           <mo>[</mo>
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          </mrow>
         </mrow>
         <mo>-</mo>
         <mrow>
          <mn>8</mn>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <mi>r</mi>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <mi>y</mi>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <mrow>
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           <mo>[</mo>
           <mi>t</mi>
           <mo>]</mo>
          </mrow>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>)</mo>
       </mrow>
       <mn>2</mn>
      </msup>
      <mo>&InvisibleTimes;</mo>
      <mrow>
       <mo>(</mo>
       <mrow>
        <mrow>
         <mo>-</mo>
         <msup>
          <mi>L</mi>
          <mn>2</mn>
         </msup>
        </mrow>
        <mo>-</mo>
        <mrow>
         <mn>2</mn>
         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <msup>
          <mi>x</mi>
          <mn>2</mn>
         </msup>
        </mrow>
        <mo>-</mo>
        <mrow>
         <mn>2</mn>
         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <msup>
          <mi>y</mi>
          <mn>2</mn>
         </msup>
        </mrow>
        <mo>-</mo>
        <mrow>
         <mn>4</mn>
         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <mi>L</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>
        <mo>+</mo>
        <mrow>
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         <msup>
          <mi>x</mi>
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         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <mrow>
          <mi>Cos</mi>
          <mo>[</mo>
          <mrow>
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           <mi>t</mi>
          </mrow>
          <mo>]</mo>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>-</mo>
        <mrow>
         <mn>2</mn>
         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <msup>
          <mi>y</mi>
          <mn>2</mn>
         </msup>
         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <mrow>
          <mi>Cos</mi>
          <mo>[</mo>
          <mrow>
           <mn>2</mn>
           <mo>&InvisibleTimes;</mo>
           <mi>t</mi>
          </mrow>
          <mo>]</mo>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>+</mo>
        <mrow>
         <mn>4</mn>
         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <mi>x</mi>
         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <mi>y</mi>
         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <mrow>
          <mi>Sin</mi>
          <mo>[</mo>
          <mrow>
           <mn>2</mn>
           <mo>&InvisibleTimes;</mo>
           <mi>t</mi>
          </mrow>
          <mo>]</mo>
         </mrow>
        </mrow>
       </mrow>
       <mo>)</mo>
      </mrow>
     </mrow>
    </mfrac>
   </mrow>
   <mo>)</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 In[40]:=
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mrow>
   <mi>BotIntegrand&theta;</mi>
   <mo>[</mo>
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  </mrow>
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  <mo>:=</mo>
  <mrow>
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   <mrow>
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    <mo>[</mo>
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       <mo>/.</mo>
       <mrow>
        <mo>{</mo>
        <mrow>
         <mrow>
          <mi>r</mi>
          <mo>-&gt;</mo>
          <mi>CylRad</mi>
         </mrow>
         <mo>,</mo>
         <mrow>
          <mi>L</mi>
          <mo>-&gt;</mo>
          <mi>CylLen</mi>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>}</mo>
       </mrow>
      </mrow>
      <mo>)</mo>
     </mrow>
     <mo>-</mo>
     <mrow>
      <mo>(</mo>
      <mrow>
       <mi>BotIntegrand&theta;Indr</mi>
       <mo>/.</mo>
       <mrow>
        <mo>{</mo>
        <mrow>
         <mrow>
          <mi>r</mi>
          <mo>-&gt;</mo>
          <mn>0</mn>
         </mrow>
         <mo>,</mo>
         <mrow>
          <mi>L</mi>
          <mo>-&gt;</mo>
          <mi>CylLen</mi>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>}</mo>
       </mrow>
      </mrow>
      <mo>)</mo>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </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>BotIntegrand&theta;</mi>
    <mtext>\&quot; is similar to existing symbol \&quot;</mtext>
    <mi>BotIntegrand&theta;r</mi>
    <mtext>\&quot;. </mtext>
    <maction actiontype='highlight'>
     <mi>More&hellip;</mi>
    </maction>
   </mrow>
   <annotation encoding='Mathematica'>&quot;Possible spelling error: new symbol name \\\&quot;\\!\\(BotIntegrand\[Theta]\\)\\\&quot; is similar to existing symbol \\\&quot;\\!\\(BotIntegrand\[Theta]r\\)\\\&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[41]:=
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mrow>
   <mi>BotContribution</mi>
   <mo>[</mo>
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    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
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   </mrow>
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  </mrow>
  <mtext> </mtext>
  <mo>:=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
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    <mo>[</mo>
    <mrow>
     <mrow>
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      <mrow>
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       <mo>,</mo>
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       <mo>,</mo>
       <mtext> </mtext>
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       <mo>,</mo>
       <mtext> </mtext>
       <mi>CylLen</mi>
      </mrow>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
     <mo>,</mo>
     <mrow>
      <mo>{</mo>
      <mrow>
       <mi>t</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>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 In[42]:=
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mrow>
   <mi>BotContribution</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
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    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>zpos_</mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>CylRad_</mtext>
    <mtext> </mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>CylLen_</mtext>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
  <mtext> </mtext>
  <mo>:=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mi>NIntegrate</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mi>Evaluate</mi>
    <mo>[</mo>
    <mrow>
     <mrow>
      <mi>BotIntegrand&theta;</mi>
      <mo>[</mo>
      <mrow>
       <mi>dist</mi>
       <mo>,</mo>
       <mn>0</mn>
       <mo>,</mo>
       <mi>zpos</mi>
       <mo>,</mo>
       <mtext> </mtext>
       <mi>CylRad</mi>
       <mo>,</mo>
       <mtext> </mtext>
       <mi>CylLen</mi>
      </mrow>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
     <mo>,</mo>
     <mrow>
      <mo>{</mo>
      <mrow>
       <mi>t</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>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 In[43]:=
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>BotContribution</mi>
  <mo>[</mo>
  <mrow>
   <mrow>
    <mi>Sqrt</mi>
    <mo>[</mo>
    <mn>2</mn>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mi>Sqrt</mi>
    <mo>[</mo>
    <mn>2</mn>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mn>1</mn>
    <mo>/</mo>
    <mn>3</mn>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mn>1</mn>
   <mo>,</mo>
   <mn>2</mn>
  </mrow>
  <mo>]</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 Out[43]=
</p>



<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mn>0.011074868917683132</mn>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 In[44]:=
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>BotContribution</mi>
  <mo>[</mo>
  <mrow>
   <mn>2</mn>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mn>1</mn>
    <mo>/</mo>
    <mn>3</mn>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mn>1</mn>
   <mo>,</mo>
   <mn>2</mn>
  </mrow>
  <mo>]</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 Out[44]=
</p>



<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mn>0.011074868917684923</mn>
</math>
</p>

<p class="Text">
 Adding up all the surface integral contributions
</p>



<p class="CellLabel">
 In[45]:=
</p>



<p class="Input">
 <a id="mmtag_16_dipole_interaction_between_cylinder_and_pont__function_for"></a>
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mrow>
   <mi>LondonCylinderPotential</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mtext>dist_</mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>zpos_</mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>CylRad_</mtext>
    <mtext> </mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>CylLen_</mtext>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
  <mtext>  </mtext>
  <mo>:=</mo>
  <mrow>
   <mrow>
    <mi>CylinderContribution</mi>
    <mo>[</mo>
    <mrow>
     <mi>dist</mi>
     <mo>,</mo>
     <mi>zpos</mi>
     <mo>,</mo>
     <mi>CylRad</mi>
     <mo>,</mo>
     <mi>CylLen</mi>
    </mrow>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
   <mtext> </mtext>
   <mo>+</mo>
   <mtext> </mtext>
   <mrow>
    <mi>TopContribution</mi>
    <mo>[</mo>
    <mrow>
     <mi>dist</mi>
     <mo>,</mo>
     <mi>zpos</mi>
     <mo>,</mo>
     <mi>CylRad</mi>
     <mo>,</mo>
     <mi>CylLen</mi>
    </mrow>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
   <mtext> </mtext>
   <mo>+</mo>
   <mtext> </mtext>
   <mrow>
    <mi>BotContribution</mi>
    <mo>[</mo>
    <mrow>
     <mi>dist</mi>
     <mo>,</mo>
     <mi>zpos</mi>
     <mo>,</mo>
     <mi>CylRad</mi>
     <mo>,</mo>
     <mi>CylLen</mi>
    </mrow>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 In[46]:=
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>LondonCylinderPotential</mi>
  <mo>[</mo>
  <mrow>
   <mn>2</mn>
   <mo>,</mo>
   <mtext>.5</mtext>
   <mo>,</mo>
   <mn>1</mn>
   <mo>,</mo>
   <mn>3</mn>
  </mrow>
  <mo>]</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 Out[46]=
</p>



<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>-</mo>
  <mn>0.252331039462739</mn>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 In[47]:=
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>LondonCylinderPotential</mi>
  <mo>[</mo>
  <mrow>
   <mtext>.25</mtext>
   <mo>,</mo>
   <mtext>.5</mtext>
   <mo>,</mo>
   <mn>1</mn>
   <mo>,</mo>
   <mn>3</mn>
  </mrow>
  <mo>]</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 Out[47]=
</p>



<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mn>3.4393174758259777</mn>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 In[48]:=
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mtext>(*</mtext>
  <mrow>
   <mi>Plot</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mrow>
     <mi>LondonCylinderPotential</mi>
     <mo>[</mo>
     <mrow>
      <mi>dist</mi>
      <mo>,</mo>
      <mi>zpos</mi>
      <mo>,</mo>
      <mn>1</mn>
      <mo>,</mo>
      <mn>2</mn>
     </mrow>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mo>{</mo>
     <mrow>
      <mi>dist</mi>
      <mo>,</mo>
      <mn>1.1</mn>
      <mo>,</mo>
      <mn>3</mn>
     </mrow>
     <mo>}</mo>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mo>{</mo>
     <mrow>
      <mi>zpos</mi>
      <mo>,</mo>
      <mn>0</mn>
      <mo>,</mo>
      <mn>3</mn>
     </mrow>
     <mo>}</mo>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
  <mtext>*)</mtext>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 In[49]:=
</p>



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

<p class="Text">
 <a id="mmtag_16_dipole_interaction_between_cylinder_and_pont__visualization_of"></a>
 Visualize result as a function of radial distance at different altitudes
</p>



<p class="CellLabel">
 In[60]:=
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>LondonPlot</mi>
  <mtext> </mtext>
  <mo>=</mo>
  <mrow>
   <mi>Plot</mi>
   <mo>[</mo>
   <mtext>&#62371;</mtext>
   <mrow>
    <mrow>
     <mo>{</mo>
     <mrow>
      <mrow>
       <mi>LondonCylinderPotential</mi>
       <mo>[</mo>
       <mrow>
        <mi>dist</mi>
        <mo>,</mo>
        <mn>0</mn>
        <mo>,</mo>
        <mn>1</mn>
        <mo>,</mo>
        <mrow>
         <mn>4</mn>
         <mo>/</mo>
         <mn>3</mn>
        </mrow>
       </mrow>
       <mo>]</mo>
      </mrow>
      <mo>,</mo>
      <mrow>
       <mi>LondonCylinderPotential</mi>
       <mo>[</mo>
       <mrow>
        <mi>dist</mi>
        <mo>,</mo>
        <mrow>
         <mn>2</mn>
         <mo>/</mo>
         <mn>3</mn>
        </mrow>
        <mo>,</mo>
        <mn>1</mn>
        <mo>,</mo>
        <mrow>
         <mn>4</mn>
         <mo>/</mo>
         <mn>3</mn>
        </mrow>
       </mrow>
       <mo>]</mo>
      </mrow>
      <mo>,</mo>
      <mrow>
       <mi>LondonCylinderPotential</mi>
       <mo>[</mo>
       <mrow>
        <mi>dist</mi>
        <mo>,</mo>
        <mrow>
         <mn>4</mn>
         <mo>/</mo>
         <mn>3</mn>
        </mrow>
        <mo>,</mo>
        <mn>1</mn>
        <mo>,</mo>
        <mrow>
         <mn>4</mn>
         <mo>/</mo>
         <mn>3</mn>
        </mrow>
       </mrow>
       <mo>]</mo>
      </mrow>
      <mo>,</mo>
      <mrow>
       <mi>LondonCylinderPotential</mi>
       <mo>[</mo>
       <mrow>
        <mi>dist</mi>
        <mo>,</mo>
        <mn>2</mn>
        <mo>,</mo>
        <mn>1</mn>
        <mo>,</mo>
        <mrow>
         <mn>4</mn>
         <mo>/</mo>
         <mn>3</mn>
        </mrow>
       </mrow>
       <mo>]</mo>
      </mrow>
     </mrow>
     <mo>}</mo>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mtext>&#62371;</mtext>
    <mrow>
     <mo>{</mo>
     <mrow>
      <mi>dist</mi>
      <mo>,</mo>
      <mn>0.01</mn>
      <mo>,</mo>
      <mn>3</mn>
     </mrow>
     <mo>}</mo>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mi>PlotStyle</mi>
     <mo>&rightarrow;</mo>
     <mrow>
      <mo>{</mo>
      <mrow>
       <mrow>
        <mo>{</mo>
        <mrow>
         <mrow>
          <mi>Thickness</mi>
          <mo>[</mo>
          <mn>0.02</mn>
          <mo>]</mo>
         </mrow>
         <mo>,</mo>
         <mrow>
          <mi>RGBColor</mi>
          <mo>[</mo>
          <mrow>
           <mn>1</mn>
           <mo>,</mo>
           <mn>0</mn>
           <mo>,</mo>
           <mn>0</mn>
          </mrow>
          <mo>]</mo>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>}</mo>
       </mrow>
       <mo>,</mo>
       <mrow>
        <mo>{</mo>
        <mrow>
         <mrow>
          <mi>Thickness</mi>
          <mo>[</mo>
          <mn>0.015</mn>
          <mo>]</mo>
         </mrow>
         <mo>,</mo>
         <mtext> </mtext>
         <mrow>
          <mi>RGBColor</mi>
          <mo>[</mo>
          <mrow>
           <mn>0</mn>
           <mo>,</mo>
           <mn>0.5</mn>
           <mo>,</mo>
           <mn>0</mn>
          </mrow>
          <mo>]</mo>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>}</mo>
       </mrow>
       <mo>,</mo>
       <mtext> </mtext>
       <mrow>
        <mo>{</mo>
        <mrow>
         <mrow>
          <mi>Thickness</mi>
          <mo>[</mo>
          <mn>0.01</mn>
          <mo>]</mo>
         </mrow>
         <mo>,</mo>
         <mrow>
          <mi>RGBColor</mi>
          <mo>[</mo>
          <mrow>
           <mn>0</mn>
           <mo>,</mo>
           <mn>0</mn>
           <mo>,</mo>
           <mn>1</mn>
          </mrow>
          <mo>]</mo>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>}</mo>
       </mrow>
       <mo>,</mo>
       <mrow>
        <mo>{</mo>
        <mrow>
         <mrow>
          <mi>Thickness</mi>
          <mo>[</mo>
          <mn>0.005</mn>
          <mo>]</mo>
         </mrow>
         <mo>,</mo>
         <mrow>
          <mi>RGBColor</mi>
          <mo>[</mo>
          <mrow>
           <mn>1</mn>
           <mo>,</mo>
           <mn>0</mn>
           <mo>,</mo>
           <mn>1</mn>
          </mrow>
          <mo>]</mo>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>}</mo>
       </mrow>
      </mrow>
      <mo>}</mo>
     </mrow>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Graphics">
 <img src="HTMLFiles/Lecture-16_7.gif" alt="[Graphics:HTMLFiles/Lecture-16_7.gif]"  width="576" height="356"  style="vertical-align:middle" />
</p>

<p class="CellLabel">
 Out[60]=
</p>



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

<p class="Text">
 The plot above shows the London potential vs. radial distance for four different z values, z = 0, z = 2/3, z = 4/3, and z= 2. The cylinder height is 4/3 and its radius is 1; for values of <span style='font-style: italic;'>z</span> that intersect the cylinder, the potential diverges as <span style='font-style: italic;'>dist</span> -&gt; 1.
</p>



<p class="CellLabel">
 In[61]:=
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>Show</mi>
  <mo>[</mo>
  <mrow>
   <mi>LondonPlot</mi>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mi>PlotRange</mi>
    <mo>&rightarrow;</mo>
    <mrow>
     <mo>{</mo>
     <mrow>
      <mrow>
       <mo>-</mo>
       <mn>5</mn>
      </mrow>
      <mo>,</mo>
      <mn>3</mn>
     </mrow>
     <mo>}</mo>
    </mrow>
   </mrow>
  </mrow>
  <mo>]</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Graphics">
 <img src="HTMLFiles/Lecture-16_8.gif" alt="[Graphics:HTMLFiles/Lecture-16_8.gif]"  width="576" height="356"  style="vertical-align:middle" />
</p>

<p class="CellLabel">
 Out[61]=
</p>



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

<p class="Text">
 The plot above shows the London potential vs radial distance for the same <span style='font-style: italic;'>z</span> values as in the previous plot, but for a much smaller range of potential values (-1, 0), to show the <span style='font-style: italic;'>z</span> dependence of the potential more clearly.
</p>



<p class="Text">
 Visualize potential at fixed altitudes above cylinder
</p>



<p class="CellLabel">
 In[52]:=
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>TopOfCylinder</mi>
  <mtext> </mtext>
  <mo>=</mo>
  <mrow>
   <mi>Plot</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mrow>
     <mo>{</mo>
     <mrow>
      <mrow>
       <mi>LondonCylinderPotential</mi>
       <mo>[</mo>
       <mrow>
        <mi>dist</mi>
        <mo>,</mo>
        <mn>1.1</mn>
        <mo>,</mo>
        <mn>1</mn>
        <mo>,</mo>
        <mn>1</mn>
       </mrow>
       <mo>]</mo>
      </mrow>
      <mo>,</mo>
      <mrow>
       <mi>LondonCylinderPotential</mi>
       <mo>[</mo>
       <mrow>
        <mi>dist</mi>
        <mo>,</mo>
        <mn>1.2</mn>
        <mo>,</mo>
        <mn>1</mn>
        <mo>,</mo>
        <mn>1</mn>
       </mrow>
       <mo>]</mo>
      </mrow>
      <mo>,</mo>
      <mrow>
       <mi>LondonCylinderPotential</mi>
       <mo>[</mo>
       <mrow>
        <mi>dist</mi>
        <mo>,</mo>
        <mn>1.3</mn>
        <mo>,</mo>
        <mn>1</mn>
        <mo>,</mo>
        <mn>1</mn>
       </mrow>
       <mo>]</mo>
      </mrow>
      <mo>,</mo>
      <mrow>
       <mi>LondonCylinderPotential</mi>
       <mo>[</mo>
       <mrow>
        <mi>dist</mi>
        <mo>,</mo>
        <mn>1.4</mn>
        <mo>,</mo>
        <mn>1</mn>
        <mo>,</mo>
        <mn>1</mn>
       </mrow>
       <mo>]</mo>
      </mrow>
     </mrow>
     <mo>}</mo>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mo>{</mo>
     <mrow>
      <mi>dist</mi>
      <mo>,</mo>
      <mn>0</mn>
      <mo>,</mo>
      <mn>3</mn>
     </mrow>
     <mo>}</mo>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mi>PlotStyle</mi>
     <mo>&rightarrow;</mo>
     <mrow>
      <mo>{</mo>
      <mrow>
       <mrow>
        <mo>{</mo>
        <mrow>
         <mrow>
          <mi>Thickness</mi>
          <mo>[</mo>
          <mn>0.02</mn>
          <mo>]</mo>
         </mrow>
         <mo>,</mo>
         <mrow>
          <mi>RGBColor</mi>
          <mo>[</mo>
          <mrow>
           <mn>1</mn>
           <mo>,</mo>
           <mn>0</mn>
           <mo>,</mo>
           <mn>0</mn>
          </mrow>
          <mo>]</mo>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>}</mo>
       </mrow>
       <mo>,</mo>
       <mrow>
        <mo>{</mo>
        <mrow>
         <mrow>
          <mi>Thickness</mi>
          <mo>[</mo>
          <mn>0.015</mn>
          <mo>]</mo>
         </mrow>
         <mo>,</mo>
         <mtext> </mtext>
         <mrow>
          <mi>RGBColor</mi>
          <mo>[</mo>
          <mrow>
           <mn>0</mn>
           <mo>,</mo>
           <mn>0.5</mn>
           <mo>,</mo>
           <mn>0</mn>
          </mrow>
          <mo>]</mo>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>}</mo>
       </mrow>
       <mo>,</mo>
       <mtext> </mtext>
       <mrow>
        <mo>{</mo>
        <mrow>
         <mrow>
          <mi>Thickness</mi>
          <mo>[</mo>
          <mn>0.01</mn>
          <mo>]</mo>
         </mrow>
         <mo>,</mo>
         <mrow>
          <mi>RGBColor</mi>
          <mo>[</mo>
          <mrow>
           <mn>0</mn>
           <mo>,</mo>
           <mn>0</mn>
           <mo>,</mo>
           <mn>1</mn>
          </mrow>
          <mo>]</mo>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>}</mo>
       </mrow>
       <mo>,</mo>
       <mrow>
        <mo>{</mo>
        <mrow>
         <mrow>
          <mi>Thickness</mi>
          <mo>[</mo>
          <mn>0.005</mn>
          <mo>]</mo>
         </mrow>
         <mo>,</mo>
         <mrow>
          <mi>RGBColor</mi>
          <mo>[</mo>
          <mrow>
           <mn>1</mn>
           <mo>,</mo>
           <mn>0</mn>
           <mo>,</mo>
           <mn>1</mn>
          </mrow>
          <mo>]</mo>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>}</mo>
       </mrow>
      </mrow>
      <mo>}</mo>
     </mrow>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Graphics">
 <img src="HTMLFiles/Lecture-16_9.gif" alt="[Graphics:HTMLFiles/Lecture-16_9.gif]"  width="576" height="356"  style="vertical-align:middle" />
</p>

<p class="CellLabel">
 Out[52]=
</p>



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

<p class="Subsubsection">
 The plot above shows the London potential vs. radial distance for <span style='font-style: italic;'>z</span> values equal to and larger than the cylinder height. The cylinder height is 1 and its radius is 1;.the potential is plotted for <span style='font-style: italic;'>z</span> = 1.1, <span style='font-style: italic;'>z</span> = 1.2, <span style='font-style: italic;'>z</span> = 1.3, and <span style='font-style: italic;'>z</span>= 1.4.&nbsp;&nbsp;All these <span style='font-style: italic;'>z</span> values are beyond the end of the cylinder, and the potentials do not diverge at <span style='font-style: italic;'>dist</span> = 1. Note that unlike the previous plots, this one extends from <span style='font-style: italic;'>dist</span> = 0 to 3.
</p>



<p class="Text">
 The contour plot below would take an enormously long time to compute if we had not employed all of the ``integral tricks''
</p>



<p class="CellLabel">
 In[57]:=
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>ContourPlot</mi>
  <mo>[</mo>
  <mrow>
   <mrow>
    <mi>LondonCylinderPotential</mi>
    <mo>[</mo>
    <mrow>
     <mi>dist</mi>
     <mo>,</mo>
     <mi>height</mi>
     <mo>,</mo>
     <mn>1</mn>
     <mo>,</mo>
     <mn>0.25</mn>
    </mrow>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>{</mo>
    <mrow>
     <mi>dist</mi>
     <mo>,</mo>
     <mn>0.001</mn>
     <mo>,</mo>
     <mn>2</mn>
    </mrow>
    <mo>}</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>{</mo>
    <mrow>
     <mi>height</mi>
     <mo>,</mo>
     <mn>0.001</mn>
     <mo>,</mo>
     <mn>2</mn>
    </mrow>
    <mo>}</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mi>Contours</mi>
    <mo>-&gt;</mo>
    <mn>25</mn>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mi>ColorFunction</mi>
    <mo>-&gt;</mo>
    <mrow>
     <mo>(</mo>
     <mrow>
      <mrow>
       <mi>Hue</mi>
       <mo>[</mo>
       <mrow>
        <mn>0.6</mn>
        <mtext> </mtext>
        <mtext>#</mtext>
       </mrow>
       <mo>]</mo>
      </mrow>
      <mo>&amp;</mo>
     </mrow>
     <mo>)</mo>
    </mrow>
   </mrow>
  </mrow>
  <mo>]</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Graphics">
 <img src="HTMLFiles/Lecture-16_10.gif" alt="[Graphics:HTMLFiles/Lecture-16_10.gif]"  width="576" height="576"  style="vertical-align:middle" />
</p>

<p class="CellLabel">
 Out[57]=
</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>

<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 31, 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>
