<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD with MathML3 v1.1d2 20140930//EN" "JATS-journalpublishing1-mathml3.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" dtd-version="1.1d2" xml:lang="en">
  <front>
    <journal-meta>
      <journal-id journal-id-type="nlm-ta">JNSPM</journal-id>
      <journal-id journal-id-type="publisher-id">ICCK</journal-id>
      <journal-title-group>
        <journal-title>Journal of Numerical Simulations in Physics and Mathematics</journal-title>
      </journal-title-group>
      <issn pub-type="ppub" publication-format="print">pending</issn>
      <issn pub-type="epub" publication-format="electronic">pending</issn>
      <publisher>
        <publisher-name>Institute of Central Computation and Knowledge Inc</publisher-name>
        <publisher-loc>522 W RIVERSIDE AVE STE N, SPOKANE, WA, 99201-0508, UNITED STATES</publisher-loc>
      </publisher>
    </journal-meta>
    <article-meta>
      <article-id pub-id-type="doi">10.62762/JNSPM.2025.175203</article-id>
      <article-categories>
        <subj-group subj-group-type="heading">
          <subject>Editorial</subject>
        </subj-group>
      </article-categories>
      <title-group>
        <article-title>Editorial for Journal of Numerical Simulations in Physics and Mathematics</article-title>
      </title-group>
      <contrib-group>
        <contrib contrib-type="author">
          <contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0002-9469-7018</contrib-id>
          <name>
            <surname>Luo</surname>
            <given-names>Zhendong</given-names>
          </name>
          <xref ref-type="aff" rid="aff1">1</xref>
          <xref ref-type="aff" rid="aff2">2</xref>
        </contrib>
        <contrib contrib-type="author">
          <contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0001-6517-9660</contrib-id>
          <name>
            <surname>Li</surname>
            <given-names>Yueji</given-names>
          </name>
          <xref ref-type="aff" rid="aff3">3</xref>
        </contrib>
        <aff id="aff1"><label>1</label>School of Mathematics and Physics, North China Electric Power University, Beijing 102206, China</aff>
        <aff id="aff2"><label>2</label>Academician Expert Workstation, Hunan Sany Polytechnic College, Changsha 410129, China</aff>
        <aff id="aff3"><label>3</label>School of Mathematics and Computer Engineering, Ordos Institute of Technology, Ordos 017000, China</aff>
      </contrib-group>
      <author-notes>
        <corresp id="cor2">Corresponding Author: Zhendong Luo. Email: <email>zhdluol@ncepu.edu.cn</email></corresp>
      </author-notes>
      <pub-date date-type="pub" pub-type="epub" publication-format="online">
        <day>31</day>
        <month>5</month>
        <year>2025</year>
      </pub-date>
      <volume>1</volume>
      <issue>1</issue>
      <fpage>1</fpage>
      <lpage>6</lpage>
      <history>
        <date date-type="received">
          <day>29</day>
          <month>5</month>
          <year>2025</year>
        </date>
        <date date-type="accepted">
          <day>30</day>
          <month>5</month>
          <year>2025</year>
        </date>
      </history>
      <permissions>
        <copyright-statement>© 2025 by the Authors. Published by Institute of Central Computation and Knowledge. This is an open access article under the CC BY license (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).</copyright-statement>
        <license xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">
        </license>
      </permissions>
      <self-uri xlink:href="https://www.icck.org/article/abs/jnspm.2025.175203">This article is available from https://www.icck.org/article/abs/jnspm.2025.175203</self-uri>
      <abstract>
        <p>This editorial mainly states the meanings for creating the <italic>Journal of Numerical Simulations in Physics and Mathematics</italic>, and the significance and foreground for the numerical simulations. In particular, the significance and foreground for the three most commonly used numerical methods: the finite element (FE) method, the finite difference (FD) scheme, and the finite volume element (FVE) method, as well as their reduced-dimension methods in the numerical simulations in physics and mathematics will be emphatically introduced and reviewed.</p>
      </abstract>
      <kwd-group kwd-group-type="author" xml:lang="en">
        <kwd>numerical simulations</kwd>
        <kwd>finite element method</kwd>
        <kwd>finite difference scheme</kwd>
        <kwd>finite volume element method</kwd>
      </kwd-group>
    </article-meta>
  </front>
  <body>
    <sec id="S1">
      <label>1.</label>
      <title>Introduction</title>
      <p id="S1.p1">The numerical simulation, also known as computer simulation, is one of most effective technique that uses electronic computers in combination with some numerical methods such as the FE method, the FD scheme, and the FVE method, and through numerical calculation and image display methods, to study engineering problems, physical problems, and various problems in nature. Numerical simulation technology was first introduced in 1953 by Bruce et al. [<xref rid="ref001" ref-type="bibr">1</xref>] to simulate one-dimensional (1D) gas-phase unsteady radial and linear flows. Due to the limited computational capabilities at the time, it was initially applied only to single-phase 1D problems. In 1954, West et al. [<xref rid="ref002" ref-type="bibr">2</xref>] extended the approach to two-dimensional (2D) problems, presenting a method to simulate unsteady two-phase flow in oil reservoirs.</p>
      <p id="S1.p2">With the development of computer technology, the numerical simulation has made significant progress and has been applied in more fields. For example, in the field of aerospace, the numerical simulation can be used as an alternative to wind tunnel tests, thereby saving a significant amount of costs; in nuclear test field, by using the numerical simulation to conduct the tests on a computer, nuclear pollution can be avoided and more reliable data can be obtained.</p>
      <p id="S1.p3">The <italic>Journal of Numerical Simulations in Physics and Mathematics</italic> serves mainly as a platform for numerical simulation scholars to showcase their numerical calculation and simulation results.</p>
      <p id="S1.p4">Of course, the development for the numerical simulations technology is inseparable from the progress of the calculation methods such as the FE method, the FD scheme, and the FVE method. In other words, the progress of the calculation methods such as the FE method, the FD scheme, and the FVE method is the source for the development for the numerical simulations technology. Therefore, promoting the development and advancement of computational methods is the main central task, which is main purpose for the <italic>Journal of Numerical Simulations in Physics and Mathematics</italic>.</p>
      <p id="S1.p5">Hence, in the next Section <xref rid="S2">2</xref>, we will review the development of the FE method, the FD scheme, and the FVE method as well as their merit and demerit. Then, in Section <xref rid="S3">3</xref>, we will introduce some reduced-dimension approaches for the FE method, the FD scheme, and the FVE method. Finally, we summary main conclusions for this editorial in Section <xref rid="S4">4</xref>.</p>
    </sec>
    <sec id="S2">
      <label>2.</label>
      <title>The merit and demerit of the FE method, the FD scheme, and the FVE method</title>
      <p id="S2.p1">The FE method, originally proposed by Turner et al. [<xref rid="ref003" ref-type="bibr">3</xref>], has been widely used to solve structural problems. It has found extensive applications in real-world engineering computations and has become an effective approach for solving various steady and unsteady partial differential equations (PDEs), including hydrokinetic equations.</p>
      <p id="S2.p2">The FD method has a longer history than the FE method, which is originated from the work of Newton, Euler, and others. They once used the difference quotient instead of the derivative to simplify the calculation. In 1928, Courant et al. [<xref rid="ref004" ref-type="bibr">4</xref>] proved the convergence theorem of the typical FD schemes of the three typical PDEs, providing a foundation for modern FD theory. Meanwhile, they also applied the FD method to find the numerical solutions of PDEs and developed the FD method. Because the FD method is universal and easy to implement numerical calculations and numerical simulations in electronic computers, it has developed greatly and been widely applied in scientific engineering computing.</p>
      <p id="S2.p3">The FVE method was developed in Imperial College mainly to solve fluid dynamics problems in 1980, whose emergence was much later than that of the FD scheme and the FE method (see [<xref rid="ref005" ref-type="bibr">5</xref>]). The core idea of the FVE method is based on the law of conservation. By partitioning a continuous physical domain into a series of control volumes and then applying the law of conservation to each control volume, the PDEs are transformed into systems of algebraic equations. The FVE method is not only applicable to fluid mechanics, but also gradually extends to other fields, including elastic mechanics, for solving the stress, strain, and displacement of structures.</p>
      <p id="S2.p4">Nevertheless, when the FE method, the FD scheme, and the FVE method are applied to solving the PDEs in the actual engineering, they all generally contain hundreds of thousands or even tens of millions of unknowns. Even when solved on advanced computers, it still takes several days or even dozens of days to calculate the FE, FD, and FVE solutions. Especially, as a result of the FE method, the FD scheme, and the FVE method in the actual engineering computations containing a large number of unknowns, the calculating errors during the actual calculations could be quickly accumulated. This leads to significant differences in the obtained FE, FD, FVE solutions and fails to achieve the expected results. Therefore, how to reduce the unknowns in the FE method, the FD scheme, and the FVE method to slow down the accumulation of computing errors in the calculation, save CPU running time, mitigate the calculation load, and improve the accuracy of the FE, FD, and FVE solutions is a key issue.</p>
      <p id="S2.p5">Therefore, we will review the reduced-dimension methods for the FE method, the FD scheme, and the FVE method in the next section, which can greatly reduce the unknowns in the FE method, the FD scheme, and the FVE method so as to slow down the accumulation of computing errors in the calculation, lessen CPU running time, mitigate the calculated load, and improve the accuracy of the FE, FD, and FVE solutions.</p>
    </sec>
    <sec id="S3">
      <label>3.</label>
      <title>The reduced-dimension approaches for the FE method, the FD scheme, and the FVE method</title>
      <p id="S3.p1">Lots of examples for the numerical simulations, for example, those examples in [<xref rid="ref006" ref-type="bibr">6</xref>], have shown the proper orthogonal decomposition (POD) is one of the most effective approaches to reduce the dimension for the FE, FD, and FVE equations. The POD method has a long history. It is actually principal vector analysis in optimization. Therefore, it is still applied in data mining at present. The POD method is essentially to find a set of orthogonal bases for a set of known data under a certain least squares optimality, that is, to find an optimal low-dimensional approximation for the set of known data. It was originally proposed by Pearson [<xref rid="ref007" ref-type="bibr">7</xref>] in 1901 for extracting targeted main components from a large amount of data. Pearson's sample analysis and data processing are still used in the data mining at present. The fashionable term for this kind of data is known as "Big Data". The term for the POD method was proposed by Sirovich [<xref rid="ref008" ref-type="bibr">8</xref>] in 1987 and is mainly used for analyzing the characteristics of fluids.</p>
      <p id="S3.p2">The reduced-dimension approaches for the FE method, the FD scheme, and the FVE method are first proposed by Luo's team, they are specifically introduced as follows.</p>
      <sec id="S3.SS1">
        <label>3.1</label>
        <title>The reduced-dimension for the FE method</title>
        <p id="S3.SS1.p1">There are two dimensionality reduction methods for the FE method. One is the dimensionality reduction of the FE subspace, and the other is the dimensionality reduction of the unknown coefficient vectors in the unknown FE solutions. They are stated as follows.</p>
        <sec id="S3.SS1.SSS1">
          <label>3.1.1</label>
          <title>The reduced-dimension for the FE subspace</title>
          <p id="S3.SS1.SSS1.p1">The POD-based FE subspace dimension reduction method was first gradually proposed by Luo's team internationally since 2007 (see [<xref rid="ref009" ref-type="bibr">9</xref>]), whose basic idea is stated as follows.</p>
          <p id="S3.SS1.SSS1.p2">Let <inline-formula><mml:math alttext="\Omega\subset\mathbb{R}^{s}" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Ω</mml:mi><mml:mo>⊂</mml:mo><mml:msup><mml:mi>ℝ</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula><inline-formula><mml:math alttext="(s=1,2,3)" display="inline"><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> be a bounded and simply connected region, and <inline-formula><mml:math alttext="t_{e}" display="inline"><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> be the most maximum time limit. Consider the following unsteady PDE:</p>
          <p>
            <disp-formula-group id="S4.EGx1">
              <disp-formula id="S3.E1">
                <mml:math alttext="\displaystyle\frac{\partial^{l}u(\bm{x},t)}{\partial t^{l}}=\tilde{A}u(\bm{x},t)" display="inline">
                  <mml:mrow>
                    <mml:mstyle displaystyle="true">
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msup>
                            <mml:mo>∂</mml:mo>
                            <mml:mi>l</mml:mi>
                          </mml:msup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mo>⁢</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
                              <mml:mi>𝒙</mml:mi>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:mi>t</mml:mi>
                              <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo rspace="0em">∂</mml:mo>
                          <mml:msup>
                            <mml:mi>t</mml:mi>
                            <mml:mi>l</mml:mi>
                          </mml:msup>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mfrac>
                    </mml:mstyle>
                    <mml:mo>=</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mover accent="true">
                        <mml:mi>A</mml:mi>
                        <mml:mo>~</mml:mo>
                      </mml:mover>
                      <mml:mo>⁢</mml:mo>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                      <mml:mo>⁢</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
                        <mml:mi>𝒙</mml:mi>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                        <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:math>
              </disp-formula>
              <disp-formula id=""/>
              <disp-formula id="S3.E2">
                <mml:math alttext="\displaystyle~{}~{}~{}+f(\bm{x},t),~{}~{}~{}(\bm{x},t)\in\Omega\times(0,~{}t_{%&#10;e})," display="inline">
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>+</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>f</mml:mi>
                            <mml:mo>⁢</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
                              <mml:mi>𝒙</mml:mi>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:mi>t</mml:mi>
                              <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo rspace="1.157em">,</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
                          <mml:mi>𝒙</mml:mi>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:mi>t</mml:mi>
                          <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>∈</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi mathvariant="normal">Ω</mml:mi>
                        <mml:mo lspace="0.222em" rspace="0.222em">×</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                          <mml:mo rspace="0.497em">,</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>t</mml:mi>
                            <mml:mi>e</mml:mi>
                          </mml:msub>
                          <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:math>
              </disp-formula>
            </disp-formula-group>
          </p>
          <p>where <inline-formula><mml:math alttext="l\geqslant 1" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>⩾</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is an integer, <inline-formula><mml:math alttext="\tilde{A}" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>~</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> is a differential operator with respect to spatial variables, and <inline-formula><mml:math alttext="f" display="inline"><mml:mi>f</mml:mi></mml:math></inline-formula> is a known function.</p>
          <p id="S3.SS1.SSS1.p3"><bold>Step 1.</bold> By using the FE method to discretize spatial variables and difference quotient to discretize time derivatives, we get a fully discrete FE equation:</p>
          <p>
            <disp-formula-group id="S4.EGx2">
              <disp-formula id="S3.E3">
                <mml:math alttext="\displaystyle(u_{h}^{n+1},v_{h})=A(u_{h}^{n-1},u_{h}^{n-2},...,u_{h}^{n-l})(u_%&#10;{h}^{n},v_{h})" display="inline">
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mi>h</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                          <mml:mo>+</mml:mo>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>v</mml:mi>
                        <mml:mi>h</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>=</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>A</mml:mi>
                      <mml:mo>⁢</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mi>h</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mi>h</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mi>h</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mi>l</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>⁢</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mi>h</mml:mi>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>v</mml:mi>
                          <mml:mi>h</mml:mi>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:math>
              </disp-formula>
              <disp-formula id=""/>
              <disp-formula id="S3.E4">
                <mml:math alttext="\displaystyle~{}~{}~{}+F^{n}(v_{h}),\forall v_{h}\in V_{h},1\leqslant n%&#10;\leqslant N-1," display="inline">
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>+</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msup>
                                <mml:mi>F</mml:mi>
                                <mml:mi>n</mml:mi>
                              </mml:msup>
                              <mml:mo>⁢</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
                                <mml:msub>
                                  <mml:mi>v</mml:mi>
                                  <mml:mi>h</mml:mi>
                                </mml:msub>
                                <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo rspace="0.167em">∀</mml:mo>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>v</mml:mi>
                              <mml:mi>h</mml:mi>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>∈</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>V</mml:mi>
                          <mml:mi>h</mml:mi>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                        <mml:mo>⩽</mml:mo>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                        <mml:mo>⩽</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>N</mml:mi>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:math>
              </disp-formula>
            </disp-formula-group>
          </p>
          <p>here <inline-formula><mml:math alttext="V_{h}=:" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub><mml:mo rspace="0em">=</mml:mo><mml:mo>:</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>span<inline-formula><mml:math alttext="\{\phi_{1},\phi_{2},...,\phi_{M}\}" display="inline"><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">{</mml:mo><mml:msub><mml:mi>ϕ</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>ϕ</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>ϕ</mml:mi><mml:mi>M</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math alttext="\phi_{i}" display="inline"><mml:msub><mml:mi>ϕ</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula><inline-formula><mml:math alttext="(1\leqslant i\leqslant M)" display="inline"><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>⩽</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>⩽</mml:mo><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are the FE basis functions, <inline-formula><mml:math alttext="M" display="inline"><mml:mi>M</mml:mi></mml:math></inline-formula> is related to the number of spatial nodes and the degree of the basis function <inline-formula><mml:math alttext="\phi_{i}" display="inline"><mml:msub><mml:mi>ϕ</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> of the piecewise interpolation polynomial, <inline-formula><mml:math alttext="A(u_{h}^{n-1},u_{h}^{n-2},...,u_{h}^{n-l})" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is a positive definite bilinear functional for given <inline-formula><mml:math alttext="u_{h}^{n-1},u_{h}^{n-2},...," display="inline"><mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math alttext="u_{h}^{n-l}" display="inline"><mml:msubsup><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula><mml:math alttext="F^{n}(\cdot)" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo lspace="0em" rspace="0em">⋅</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is a linear continuous functional determined by <inline-formula><mml:math alttext="f" display="inline"><mml:mi>f</mml:mi></mml:math></inline-formula>.</p>
          <p id="S3.SS1.SSS1.p4"><bold>step 2.</bold> Find the first <inline-formula><mml:math alttext="L" display="inline"><mml:mi>L</mml:mi></mml:math></inline-formula> (<inline-formula><mml:math alttext="L\ll N" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>≪</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, usually take <inline-formula><mml:math alttext="L=20" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>20</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>) FE solutions <inline-formula><mml:math alttext="u_{h}^{1},u_{h}^{2},...,u_{h}^{L}" display="inline"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>L</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> from (<xref rid="S3.E3">3</xref>) and use the continuous POD method in [<xref rid="ref006" ref-type="bibr">6</xref>, Chapter 4] to construct <inline-formula><mml:math alttext="d" display="inline"><mml:mi>d</mml:mi></mml:math></inline-formula> (generally <inline-formula><mml:math alttext="d=5\sim 7" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mn>7</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>) POD basis functions <inline-formula><mml:math alttext="\bm{\Phi}=\left\{\varphi_{1},\varphi_{2},...,\varphi_{d}\right\}" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>𝚽</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msub><mml:mi>φ</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>φ</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>φ</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:msub><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> containing the main information.</p>
          <p id="S3.SS1.SSS1.p5"><bold>step 3.</bold> By replacing the FE space <inline-formula><mml:math alttext="V_{h}" display="inline"><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> in (<xref rid="S3.E3">3</xref>) with <inline-formula><mml:math alttext="V_{d}=:" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:msub><mml:mo rspace="0em">=</mml:mo><mml:mo>:</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> span <inline-formula><mml:math alttext="\{\varphi_{1},\varphi_{2},...,\varphi_{d}\}" display="inline"><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">{</mml:mo><mml:msub><mml:mi>φ</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>φ</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>φ</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> spanned by the POD bases <inline-formula><mml:math alttext="\bm{\Phi}" display="inline"><mml:mi>𝚽</mml:mi></mml:math></inline-formula>, the FE equation (<xref rid="S3.E3">3</xref>) with tens of millions of unknowns is simplified into the following FE POD reduction model with only <inline-formula><mml:math alttext="d" display="inline"><mml:mi>d</mml:mi></mml:math></inline-formula> unknowns:</p>
          <p>
            <disp-formula-group id="S4.EGx3">
              <disp-formula id="S3.E5">
                <mml:math alttext="\displaystyle(u_{d}^{n+1},v_{d})=A(u_{d}^{n-1},u_{d}^{n-2},...,u_{d}^{n-l})(u_%&#10;{d}^{n},v_{d})" display="inline">
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mi>d</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                          <mml:mo>+</mml:mo>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>v</mml:mi>
                        <mml:mi>d</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>=</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>A</mml:mi>
                      <mml:mo>⁢</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mi>d</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mi>d</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mi>d</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mi>l</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>⁢</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mi>d</mml:mi>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>v</mml:mi>
                          <mml:mi>d</mml:mi>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:math>
              </disp-formula>
              <disp-formula id=""/>
              <disp-formula id="S3.E6">
                <mml:math alttext="\displaystyle~{}~{}~{}+F^{n}(v_{d}),~{}~{}\forall v_{d}\in V_{d},~{}~{}1%&#10;\leqslant n\leqslant N-1." display="inline">
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>+</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msup>
                                <mml:mi>F</mml:mi>
                                <mml:mi>n</mml:mi>
                              </mml:msup>
                              <mml:mo>⁢</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
                                <mml:msub>
                                  <mml:mi>v</mml:mi>
                                  <mml:mi>d</mml:mi>
                                </mml:msub>
                                <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo rspace="0.827em">,</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo rspace="0.167em">∀</mml:mo>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>v</mml:mi>
                              <mml:mi>d</mml:mi>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>∈</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>V</mml:mi>
                          <mml:mi>d</mml:mi>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo rspace="0.827em">,</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                        <mml:mo>⩽</mml:mo>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                        <mml:mo>⩽</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>N</mml:mi>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo lspace="0em">.</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:math>
              </disp-formula>
            </disp-formula-group>
          </p>
          <statement id="Thmremark1">
            <title>
              <bold>.</bold>
            </title>
            <p id="Thmremark1.p1">
              <italic>The most contribution of Luo's team is to create the basic theories of the existence, stability, and convergence for the reduced-order FE solutions by using the bounded functional extension theory in Functional Analysis to link ingeniously the classical FE method with the FE subspace reduced-dimension method. These theories are used as the theoretical criteria for the selection of POD bases and the update of POD bases, which are proposed by Luo's team for first times and are original.</italic>
            </p>
          </statement>
        </sec>
        <sec id="S3.SS1.SSS2">
          <label>3.1.2</label>
          <title>The reduced-dimension for the unknown FE solution coefficient vectors</title>
          <p id="S3.SS1.SSS2.p1">The POD-based dimension reduction method for the unknown FE solution coefficient vectors was first gradually proposed by Luo's team internationally since 2020 (see [<xref rid="ref010" ref-type="bibr">10</xref>]), whose basic idea is stated as follows.</p>
          <p id="S3.SS1.SSS2.p2"><bold>Step 1.</bold> Represent the unknown FE solutions <inline-formula><mml:math alttext="u_{h}^{n}" display="inline"><mml:msubsup><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> in (<xref rid="S3.E3">3</xref>) into some linear combinations of the FE basis function vector <inline-formula><mml:math alttext="\hat{\bm{\Phi}}=:(\phi_{1},\phi_{2},...,\phi_{M})" class="ltx_math_unparsed" display="inline"><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi>𝚽</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mo rspace="0em">=</mml:mo><mml:mo rspace="0.278em">:</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>ϕ</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>ϕ</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>ϕ</mml:mi><mml:mi>M</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and the unknown solution coefficient vectors <inline-formula><mml:math alttext="\bm{U}^{n}=:(u_{1}^{n},u_{2}^{n},...,u_{M}^{n})" class="ltx_math_unparsed" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>𝑼</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup><mml:mo rspace="0em">=</mml:mo><mml:mo rspace="0.278em">:</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as folllows:</p>
          <p>
            <disp-formula-group id="S4.EGx4">
              <disp-formula id="S3.E7">
                <mml:math alttext="\displaystyle u_{h}^{n}=(u_{1}^{n},u_{2}^{n},...,u_{M}^{n})\cdot{(\phi_{1},%&#10;\phi_{2},...,\phi_{M})}" display="inline">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                      <mml:mi>h</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mo>=</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mi>M</mml:mi>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:mo rspace="0.055em" stretchy="false">)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo rspace="0.222em">⋅</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                          <mml:mi>M</mml:mi>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:math>
              </disp-formula>
              <disp-formula id=""/>
              <disp-formula id="S3.E8">
                <mml:math alttext="\displaystyle~{}~{}~{}=\bm{U}^{n}\cdot{\hat{\bm{\Phi}}},~{}~{}~{}1\leqslant n%&#10;\leqslant N." display="inline">
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi/>
                        <mml:mo lspace="1.268em">=</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msup>
                            <mml:mi>𝑼</mml:mi>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                          </mml:msup>
                          <mml:mo lspace="0.222em" rspace="0.222em">⋅</mml:mo>
                          <mml:mover accent="true">
                            <mml:mi>𝚽</mml:mi>
                            <mml:mo>^</mml:mo>
                          </mml:mover>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo rspace="1.157em">,</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                        <mml:mo>⩽</mml:mo>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                        <mml:mo>⩽</mml:mo>
                        <mml:mi>N</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo lspace="0em">.</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:math>
              </disp-formula>
            </disp-formula-group>
          </p>
          <p id="S3.SS1.SSS2.p3"><bold>Step 2.</bold> Substitute the linear combinations <inline-formula><mml:math alttext="u_{h}^{n}=\bm{U}^{n}\cdot{\hat{\bm{\Phi}}}" display="inline"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>𝑼</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup><mml:mo lspace="0.222em" rspace="0.222em">⋅</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>𝚽</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> into (<xref rid="S3.E3">3</xref>) to obtain the following matrix form:</p>
          <p>
            <disp-formula-group id="S4.EGx5">
              <disp-formula id="S3.E11">
                <mml:math alttext="\displaystyle\left\{\begin{array}[]{ll}\displaystyle\bm{U}^{n+1}=\hat{\bm{A}}(%&#10;\bm{U}^{n-1},\bm{U}^{n-2},...,\bm{U}^{n-l})\bm{U}^{n}+\hat{\bm{F}}^{n};\\&#10;u_{h}^{n}=\bm{U}^{n}\cdot{\hat{\bm{\Phi}}},~{}~{}~{}1\leqslant n\leqslant N-1,%&#10;\end{array}\right." display="inline">
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>{</mml:mo>
                    <mml:mtable columnspacing="1.2pt" rowspacing="0pt">
                      <mml:mtr>
                        <mml:mtd class="ltx_align_left" columnalign="left">
                          <mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msup>
                                <mml:mi>𝑼</mml:mi>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mi>n</mml:mi>
                                  <mml:mo>+</mml:mo>
                                  <mml:mn>1</mml:mn>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msup>
                              <mml:mo>=</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mover accent="true">
                                    <mml:mi>𝑨</mml:mi>
                                    <mml:mo>^</mml:mo>
                                  </mml:mover>
                                  <mml:mo>⁢</mml:mo>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
                                    <mml:msup>
                                      <mml:mi>𝑼</mml:mi>
                                      <mml:mrow>
                                        <mml:mi>n</mml:mi>
                                        <mml:mo>−</mml:mo>
                                        <mml:mn>1</mml:mn>
                                      </mml:mrow>
                                    </mml:msup>
                                    <mml:mo>,</mml:mo>
                                    <mml:msup>
                                      <mml:mi>𝑼</mml:mi>
                                      <mml:mrow>
                                        <mml:mi>n</mml:mi>
                                        <mml:mo>−</mml:mo>
                                        <mml:mn>2</mml:mn>
                                      </mml:mrow>
                                    </mml:msup>
                                    <mml:mo>,</mml:mo>
                                    <mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi>
                                    <mml:mo>,</mml:mo>
                                    <mml:msup>
                                      <mml:mi>𝑼</mml:mi>
                                      <mml:mrow>
                                        <mml:mi>n</mml:mi>
                                        <mml:mo>−</mml:mo>
                                        <mml:mi>l</mml:mi>
                                      </mml:mrow>
                                    </mml:msup>
                                    <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
                                  </mml:mrow>
                                  <mml:mo>⁢</mml:mo>
                                  <mml:msup>
                                    <mml:mi>𝑼</mml:mi>
                                    <mml:mi>n</mml:mi>
                                  </mml:msup>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>+</mml:mo>
                                <mml:msup>
                                  <mml:mover accent="true">
                                    <mml:mi>𝑭</mml:mi>
                                    <mml:mo>^</mml:mo>
                                  </mml:mover>
                                  <mml:mi>n</mml:mi>
                                </mml:msup>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>;</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mtd>
                        <mml:mtd/>
                      </mml:mtr>
                      <mml:mtr>
                        <mml:mtd class="ltx_align_left" columnalign="left">
                          <mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:msubsup>
                                  <mml:mi>u</mml:mi>
                                  <mml:mi>h</mml:mi>
                                  <mml:mi>n</mml:mi>
                                </mml:msubsup>
                                <mml:mo>=</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msup>
                                    <mml:mi>𝑼</mml:mi>
                                    <mml:mi>n</mml:mi>
                                  </mml:msup>
                                  <mml:mo lspace="0.222em" rspace="0.222em">⋅</mml:mo>
                                  <mml:mover accent="true">
                                    <mml:mi>𝚽</mml:mi>
                                    <mml:mo>^</mml:mo>
                                  </mml:mover>
                                </mml:mrow>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo rspace="1.157em">,</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mn>1</mml:mn>
                                <mml:mo>⩽</mml:mo>
                                <mml:mi>n</mml:mi>
                                <mml:mo>⩽</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mi>N</mml:mi>
                                  <mml:mo>−</mml:mo>
                                  <mml:mn>1</mml:mn>
                                </mml:mrow>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mtd>
                        <mml:mtd/>
                      </mml:mtr>
                    </mml:mtable>
                    <mml:mi/>
                  </mml:mrow>
                </mml:math>
              </disp-formula>
            </disp-formula-group>
          </p>
          <p>where <inline-formula><mml:math alttext="\hat{\bm{A}}" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mi>𝑨</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math alttext="\hat{\bm{F}}^{n}" display="inline"><mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi>𝑭</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup></mml:math></inline-formula> are determined by the positive definite bilinear functional <inline-formula><mml:math alttext="A" display="inline"><mml:mi>A</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math alttext="F^{n}(\cdot)" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo lspace="0em" rspace="0em">⋅</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in (<xref rid="S3.E3">3</xref>), respectively.</p>
          <p id="S3.SS1.SSS2.p4"><bold>Step 3.</bold> Find the first <inline-formula><mml:math alttext="L" display="inline"><mml:mi>L</mml:mi></mml:math></inline-formula> (<inline-formula><mml:math alttext="L\ll N" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>≪</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, usually take <inline-formula><mml:math alttext="L=20" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>20</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>) FE solution coefficient vectors <inline-formula><mml:math alttext="\bm{U}^{i}" display="inline"><mml:msup><mml:mi>𝑼</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msup></mml:math></inline-formula><inline-formula><mml:math alttext="(1\leqslant i\leqslant L)" display="inline"><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>⩽</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>⩽</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> from (<xref rid="S3.E11">11</xref>) and construct matrix <inline-formula><mml:math alttext="\bm{P}=(\bm{U}^{1},\bm{U}^{2},...,\bm{U}^{L})" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>𝑷</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>𝑼</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>𝑼</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>𝑼</mml:mi><mml:mi>L</mml:mi></mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.</p>
          <p id="S3.SS1.SSS2.p5"><bold>Step 4.</bold> Find the <inline-formula><mml:math alttext="d" display="inline"><mml:mi>d</mml:mi></mml:math></inline-formula> (usually <inline-formula><mml:math alttext="d=5\thicksim 7" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mn>7</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>) standard orthogonal eigenvectors <inline-formula><mml:math alttext="\bm{\varphi}_{1},\bm{\varphi}_{2},...,\bm{\varphi}_{d}" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>𝝋</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>𝝋</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>𝝋</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> corresponding to the largest <inline-formula><mml:math alttext="d" display="inline"><mml:mi>d</mml:mi></mml:math></inline-formula> eigenvalues for the <inline-formula><mml:math alttext="\bm{P}\bm{P}^{T}" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>𝑷</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>𝑷</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and form the POD basis <inline-formula><mml:math alttext="\bm{\Phi}=(\bm{\varphi}_{1},\bm{\varphi}_{2},...,\bm{\varphi}_{d})" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>𝚽</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>𝝋</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>𝝋</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>𝝋</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.</p>
          <p id="S3.SS1.SSS2.p6"><bold>Step 5.</bold> Replace <inline-formula><mml:math alttext="\bm{U}^{n}" display="inline"><mml:msup><mml:mi>𝑼</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup></mml:math></inline-formula> in (<xref rid="S3.E11">11</xref>) with <inline-formula><mml:math alttext="\bm{U}_{d}^{n}=\bm{\Phi}\bm{\beta}^{n}" display="inline"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>𝑼</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>𝚽</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>𝜷</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to obtain a dimensionality reduction format with only <inline-formula><mml:math alttext="d" display="inline"><mml:mi>d</mml:mi></mml:math></inline-formula> unknowns:</p>
          <p>
            <disp-formula-group id="S4.EGx6">
              <disp-formula id="S3.E16">
                <mml:math alttext="\displaystyle~{}~{}~{}\left\{\begin{array}[]{ll}\displaystyle\bm{\beta}^{n}=%&#10;\bm{\Phi}^{T}\bm{U}_{h}^{n},~{}1\leqslant n\leqslant L;\\&#10;\bm{\beta}^{n+1}=\bm{\Phi}^{T}\hat{\bm{A}}(\bm{\Phi}\bm{\beta}^{n-1},\bm{\Phi}%&#10;\bm{\beta}^{n-2},...,\bm{\Phi}\bm{\beta}^{n-l})\bm{\Phi}\bm{\beta}^{n}\\&#10;+\bm{\Phi}^{T}\hat{\bm{F}}^{n},~{}L+1\leqslant n\leqslant N-1,\\&#10;u_{d}^{n}=\bm{\Phi}\bm{\beta}^{n}\cdot{\hat{\bm{\Phi}}},~{}1\leqslant n%&#10;\leqslant N,\end{array}\right." display="inline">
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>{</mml:mo>
                    <mml:mtable columnspacing="1.2pt" rowspacing="0pt">
                      <mml:mtr>
                        <mml:mtd class="ltx_align_left" columnalign="left">
                          <mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:msup>
                                  <mml:mi>𝜷</mml:mi>
                                  <mml:mi>n</mml:mi>
                                </mml:msup>
                                <mml:mo>=</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msup>
                                    <mml:mi>𝚽</mml:mi>
                                    <mml:mi>T</mml:mi>
                                  </mml:msup>
                                  <mml:mo>⁢</mml:mo>
                                  <mml:msubsup>
                                    <mml:mi>𝑼</mml:mi>
                                    <mml:mi>h</mml:mi>
                                    <mml:mi>n</mml:mi>
                                  </mml:msubsup>
                                </mml:mrow>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo rspace="0.497em">,</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mn>1</mml:mn>
                                <mml:mo>⩽</mml:mo>
                                <mml:mi>n</mml:mi>
                                <mml:mo>⩽</mml:mo>
                                <mml:mi>L</mml:mi>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>;</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mtd>
                        <mml:mtd/>
                      </mml:mtr>
                      <mml:mtr>
                        <mml:mtd class="ltx_align_left" columnalign="left">
                          <mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>𝜷</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mi>n</mml:mi>
                                <mml:mo>+</mml:mo>
                                <mml:mn>1</mml:mn>
                              </mml:mrow>
                            </mml:msup>
                            <mml:mo>=</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msup>
                                <mml:mi>𝚽</mml:mi>
                                <mml:mi>T</mml:mi>
                              </mml:msup>
                              <mml:mo>⁢</mml:mo>
                              <mml:mover accent="true">
                                <mml:mi>𝑨</mml:mi>
                                <mml:mo>^</mml:mo>
                              </mml:mover>
                              <mml:mo>⁢</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mi>𝚽</mml:mi>
                                  <mml:mo>⁢</mml:mo>
                                  <mml:msup>
                                    <mml:mi>𝜷</mml:mi>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:mi>n</mml:mi>
                                      <mml:mo>−</mml:mo>
                                      <mml:mn>1</mml:mn>
                                    </mml:mrow>
                                  </mml:msup>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>,</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mi>𝚽</mml:mi>
                                  <mml:mo>⁢</mml:mo>
                                  <mml:msup>
                                    <mml:mi>𝜷</mml:mi>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:mi>n</mml:mi>
                                      <mml:mo>−</mml:mo>
                                      <mml:mn>2</mml:mn>
                                    </mml:mrow>
                                  </mml:msup>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>,</mml:mo>
                                <mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi>
                                <mml:mo>,</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mi>𝚽</mml:mi>
                                  <mml:mo>⁢</mml:mo>
                                  <mml:msup>
                                    <mml:mi>𝜷</mml:mi>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:mi>n</mml:mi>
                                      <mml:mo>−</mml:mo>
                                      <mml:mi>l</mml:mi>
                                    </mml:mrow>
                                  </mml:msup>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>⁢</mml:mo>
                              <mml:mi>𝚽</mml:mi>
                              <mml:mo>⁢</mml:mo>
                              <mml:msup>
                                <mml:mi>𝜷</mml:mi>
                                <mml:mi>n</mml:mi>
                              </mml:msup>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mtd>
                        <mml:mtd/>
                      </mml:mtr>
                      <mml:mtr>
                        <mml:mtd class="ltx_align_left" columnalign="left">
                          <mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>+</mml:mo>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:msup>
                                      <mml:mi>𝚽</mml:mi>
                                      <mml:mi>T</mml:mi>
                                    </mml:msup>
                                    <mml:mo>⁢</mml:mo>
                                    <mml:msup>
                                      <mml:mover accent="true">
                                        <mml:mi>𝑭</mml:mi>
                                        <mml:mo>^</mml:mo>
                                      </mml:mover>
                                      <mml:mi>n</mml:mi>
                                    </mml:msup>
                                  </mml:mrow>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo rspace="0.497em">,</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mi>L</mml:mi>
                                  <mml:mo>+</mml:mo>
                                  <mml:mn>1</mml:mn>
                                </mml:mrow>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>⩽</mml:mo>
                              <mml:mi>n</mml:mi>
                              <mml:mo>⩽</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mi>N</mml:mi>
                                <mml:mo>−</mml:mo>
                                <mml:mn>1</mml:mn>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mtd>
                        <mml:mtd/>
                      </mml:mtr>
                      <mml:mtr>
                        <mml:mtd class="ltx_align_left" columnalign="left">
                          <mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:msubsup>
                                  <mml:mi>u</mml:mi>
                                  <mml:mi>d</mml:mi>
                                  <mml:mi>n</mml:mi>
                                </mml:msubsup>
                                <mml:mo>=</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mi>𝚽</mml:mi>
                                    <mml:mo>⁢</mml:mo>
                                    <mml:msup>
                                      <mml:mi>𝜷</mml:mi>
                                      <mml:mi>n</mml:mi>
                                    </mml:msup>
                                  </mml:mrow>
                                  <mml:mo lspace="0.222em" rspace="0.222em">⋅</mml:mo>
                                  <mml:mover accent="true">
                                    <mml:mi>𝚽</mml:mi>
                                    <mml:mo>^</mml:mo>
                                  </mml:mover>
                                </mml:mrow>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo rspace="0.497em">,</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mn>1</mml:mn>
                                <mml:mo>⩽</mml:mo>
                                <mml:mi>n</mml:mi>
                                <mml:mo>⩽</mml:mo>
                                <mml:mi>N</mml:mi>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mtd>
                        <mml:mtd/>
                      </mml:mtr>
                    </mml:mtable>
                    <mml:mi/>
                  </mml:mrow>
                </mml:math>
              </disp-formula>
            </disp-formula-group>
          </p>
          <p>where <inline-formula><mml:math alttext="\bm{\beta}^{n}=(\beta_{1}^{n},\beta_{2}^{n},...,\beta_{d}^{n})^{T}" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>𝜷</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>β</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>β</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>β</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are the <inline-formula><mml:math alttext="d" display="inline"><mml:mi>d</mml:mi></mml:math></inline-formula>-dimensional unknown vectors and <inline-formula><mml:math alttext="\bm{U}_{h}^{n}" display="inline"><mml:msubsup><mml:mi>𝑼</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msubsup></mml:math></inline-formula><inline-formula><mml:math alttext="(1\leqslant n\leqslant L)" display="inline"><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>⩽</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>⩽</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are the first <inline-formula><mml:math alttext="L" display="inline"><mml:mi>L</mml:mi></mml:math></inline-formula> solution coefficient vectors in (<xref rid="S3.E11">11</xref>).</p>
          <statement id="Thmremark2">
            <title>
              <bold>.</bold>
            </title>
            <p id="Thmremark2.p1">
              <italic>By comparing (<xref rid="S3.E11">11</xref>) with (<xref rid="S3.E16">16</xref>), it is easy to know that the reduced-dimensional FE solutions for the solution coefficient vectors have the same basis function vectors <inline-formula><m:math xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\hat{\bm{\Phi}}}" display="inline"><m:mover accent="true"><m:mi>𝚽</m:mi><m:mo>^</m:mo></m:mover></m:math></inline-formula> as the classical FE solutions. Therefore, the reduced-dimensional FE solutions about the solution coefficient vectors have the same accuracy as the classical FE solutions. In other words, though the unknowns of the reduced-dimensional FE format (<xref rid="S3.E16">16</xref>) are greatly reduced, which contain only <inline-formula><m:math xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="d" display="inline"><m:mi>d</m:mi></m:math></inline-formula> (usually <inline-formula><m:math xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="d=5\thicksim 7" display="inline"><m:mrow><m:mi>d</m:mi><m:mo>=</m:mo><m:mn>5</m:mn><m:mo>∼</m:mo><m:mn>7</m:mn></m:mrow></m:math></inline-formula>) unknowns, the accuracy for the reduced-dimensional FE solutions keeps unchanged. Especially, it is easy to prove the existence, stability, and convergence (i.e., error estimation) of the reduced-order FE solutions by using matrix analysis. The error estimation can be used as the theoretical criterion for the selection of the POD basis vectors and the update of the POD basis vectors.</italic>
            </p>
          </statement>
        </sec>
      </sec>
      <sec id="S3.SS2">
        <label>3.2</label>
        <title>The reduced-dimension for the FD scheme</title>
        <p id="S3.SS2.p1">The POD-based FD dimension reduction method was also first gradually proposed by Luo's team internationally since 2007 (see [<xref rid="ref011" ref-type="bibr">11</xref>]), whose basic idea is stated as follows.</p>
        <p id="S3.SS2.p2"><bold>Step 1.</bold> The PDE (<xref rid="S3.E1">1</xref>) is discretized by difference quotient and is written into a vector form FD scheme:</p>
        <p>
          <disp-formula-group id="S4.EGx7">
            <disp-formula id="S3.E17">
              <mml:math alttext="\displaystyle\bm{U}^{n+1}=\bm{A}(\bm{U}^{n-1},\bm{U}^{n-2},...,\bm{U}^{n-l})%&#10;\bm{U}^{n}" display="inline">
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>𝑼</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msup>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>𝑨</mml:mi>
                    <mml:mo>⁢</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>𝑼</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msup>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>𝑼</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msup>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>𝑼</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:mi>l</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msup>
                      <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>⁢</mml:mo>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>𝑼</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:math>
            </disp-formula>
            <disp-formula id=""/>
            <disp-formula id="S3.E18">
              <mml:math alttext="\displaystyle~{}~{}~{}+\bm{F}^{n},~{}~{}1\leqslant n\leqslant N-1," display="inline">
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>𝑭</mml:mi>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo rspace="0.827em">,</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>⩽</mml:mo>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                    <mml:mo>⩽</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>N</mml:mi>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:math>
            </disp-formula>
          </disp-formula-group>
        </p>
        <p>where <inline-formula><mml:math alttext="\bm{A}(\bm{U}^{n-1},\bm{U}^{n-2},...,\bm{U}^{n-l})" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>𝑨</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>𝑼</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>𝑼</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>𝑼</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is a positive definite matrix for the obtained <inline-formula><mml:math alttext="\bm{U}^{n-1},\bm{U}^{n-2},...,\bm{U}^{n-l}" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>𝑼</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>𝑼</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>𝑼</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math alttext="\bm{F}^{n}" display="inline"><mml:msup><mml:mi>𝑭</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup></mml:math></inline-formula> are determined by <inline-formula><mml:math alttext="f" display="inline"><mml:mi>f</mml:mi></mml:math></inline-formula>.</p>
        <p id="S3.SS2.p3"><bold>Step 2.</bold> Find the first <inline-formula><mml:math alttext="L" display="inline"><mml:mi>L</mml:mi></mml:math></inline-formula> FE solution coefficient vectors <inline-formula><mml:math alttext="\bm{U}^{i}" display="inline"><mml:msup><mml:mi>𝑼</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msup></mml:math></inline-formula><inline-formula><mml:math alttext="(1\leqslant i\leqslant L\ll N" class="ltx_math_unparsed" display="inline"><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>⩽</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>⩽</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>≪</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, usually take <inline-formula><mml:math alttext="L=20" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>20</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>) from (<xref rid="S3.E17">17</xref>) and construct matrix <inline-formula><mml:math alttext="\bm{P}=(\bm{U}^{1},\bm{U}^{2},...,\bm{U}^{L})" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>𝑷</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>𝑼</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>𝑼</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>𝑼</mml:mi><mml:mi>L</mml:mi></mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. The <inline-formula><mml:math alttext="d" display="inline"><mml:mi>d</mml:mi></mml:math></inline-formula> (usually <inline-formula><mml:math alttext="d=5\thicksim 7" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mn>7</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>) standard orthogonal eigenvectors <inline-formula><mml:math alttext="\bm{\varphi}_{1},\bm{\varphi}_{2},...,\bm{\varphi}_{d}" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>𝝋</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>𝝋</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>𝝋</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> corresponding to the largest <inline-formula><mml:math alttext="d" display="inline"><mml:mi>d</mml:mi></mml:math></inline-formula> eigenvalues for the <inline-formula><mml:math alttext="\bm{P}\bm{P}^{T}" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>𝑷</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>𝑷</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to form the POD basis <inline-formula><mml:math alttext="\bm{\Phi}=(\bm{\varphi}_{1},\bm{\varphi}_{2},...,\bm{\varphi}_{d})" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>𝚽</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>𝝋</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>𝝋</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>𝝋</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Replace <inline-formula><mml:math alttext="\bm{U}^{n}" display="inline"><mml:msup><mml:mi>𝑼</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup></mml:math></inline-formula> in (<xref rid="S3.E11">11</xref>) with <inline-formula><mml:math alttext="\bm{U}_{d}^{n}=\bm{\Phi}\bm{\beta}^{n}" display="inline"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>𝑼</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>𝚽</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>𝜷</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to obtain a dimensionality reduction FD scheme as follows:</p>
        <p>
          <disp-formula-group id="S4.EGx8">
            <disp-formula id="S3.E23">
              <mml:math alttext="\displaystyle\left\{\begin{array}[]{ll}\displaystyle\bm{\beta}^{n}=\bm{\Phi}^{%&#10;T}\bm{U}_{h}^{n},~{}1\leqslant n\leqslant L;\\&#10;\displaystyle\bm{\Phi}\bm{\beta}^{n+1}=\bm{A}(\bm{\Phi}\bm{\beta}^{n-1},\bm{%&#10;\Phi}\bm{\beta}^{n-2},...,\bm{\Phi}\bm{\beta}^{n-l})\bm{\Phi}\bm{\beta}^{n}\cr%&#10;\vskip 2.84526pt\cr\displaystyle~{}~{}~{}+\bm{F}^{n},~{}~{}1\leqslant n%&#10;\leqslant N-1,\\&#10;\bm{U}_{d}^{n}=\bm{\Phi}\bm{\beta}^{n},~{}~{}1\leqslant n\leqslant N,\end{%&#10;array}\right." display="inline">
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>{</mml:mo>
                  <mml:mtable columnspacing="1.2pt" rowspacing="0pt">
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd class="ltx_align_left" columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msup>
                                <mml:mi>𝜷</mml:mi>
                                <mml:mi>n</mml:mi>
                              </mml:msup>
                              <mml:mo>=</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:msup>
                                  <mml:mi>𝚽</mml:mi>
                                  <mml:mi>T</mml:mi>
                                </mml:msup>
                                <mml:mo>⁢</mml:mo>
                                <mml:msubsup>
                                  <mml:mi>𝑼</mml:mi>
                                  <mml:mi>h</mml:mi>
                                  <mml:mi>n</mml:mi>
                                </mml:msubsup>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo rspace="0.497em">,</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mn>1</mml:mn>
                              <mml:mo>⩽</mml:mo>
                              <mml:mi>n</mml:mi>
                              <mml:mo>⩽</mml:mo>
                              <mml:mi>L</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>;</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd/>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd class="ltx_align_left" columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>𝚽</mml:mi>
                            <mml:mo>⁢</mml:mo>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>𝜷</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mi>n</mml:mi>
                                <mml:mo>+</mml:mo>
                                <mml:mn>1</mml:mn>
                              </mml:mrow>
                            </mml:msup>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>=</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>𝑨</mml:mi>
                            <mml:mo>⁢</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mi>𝚽</mml:mi>
                                <mml:mo>⁢</mml:mo>
                                <mml:msup>
                                  <mml:mi>𝜷</mml:mi>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mi>n</mml:mi>
                                    <mml:mo>−</mml:mo>
                                    <mml:mn>1</mml:mn>
                                  </mml:mrow>
                                </mml:msup>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mi>𝚽</mml:mi>
                                <mml:mo>⁢</mml:mo>
                                <mml:msup>
                                  <mml:mi>𝜷</mml:mi>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mi>n</mml:mi>
                                    <mml:mo>−</mml:mo>
                                    <mml:mn>2</mml:mn>
                                  </mml:mrow>
                                </mml:msup>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mi>𝚽</mml:mi>
                                <mml:mo>⁢</mml:mo>
                                <mml:msup>
                                  <mml:mi>𝜷</mml:mi>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mi>n</mml:mi>
                                    <mml:mo>−</mml:mo>
                                    <mml:mi>l</mml:mi>
                                  </mml:mrow>
                                </mml:msup>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>⁢</mml:mo>
                            <mml:mi>𝚽</mml:mi>
                            <mml:mo>⁢</mml:mo>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>𝜷</mml:mi>
                              <mml:mi>n</mml:mi>
                            </mml:msup>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd/>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd columnspan="2"/>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd class="ltx_align_left" columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>+</mml:mo>
                                <mml:msup>
                                  <mml:mi>𝑭</mml:mi>
                                  <mml:mi>n</mml:mi>
                                </mml:msup>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo rspace="0.827em">,</mml:mo>
                              <mml:mn>1</mml:mn>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>⩽</mml:mo>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                            <mml:mo>⩽</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mi>N</mml:mi>
                              <mml:mo>−</mml:mo>
                              <mml:mn>1</mml:mn>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd/>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd class="ltx_align_left" columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msubsup>
                                <mml:mi>𝑼</mml:mi>
                                <mml:mi>d</mml:mi>
                                <mml:mi>n</mml:mi>
                              </mml:msubsup>
                              <mml:mo>=</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mi>𝚽</mml:mi>
                                <mml:mo>⁢</mml:mo>
                                <mml:msup>
                                  <mml:mi>𝜷</mml:mi>
                                  <mml:mi>n</mml:mi>
                                </mml:msup>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo rspace="0.827em">,</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mn>1</mml:mn>
                              <mml:mo>⩽</mml:mo>
                              <mml:mi>n</mml:mi>
                              <mml:mo>⩽</mml:mo>
                              <mml:mi>N</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd/>
                    </mml:mtr>
                  </mml:mtable>
                  <mml:mi/>
                </mml:mrow>
              </mml:math>
            </disp-formula>
          </disp-formula-group>
        </p>
        <p>or</p>
        <p>
          <disp-formula-group id="S4.EGx9">
            <disp-formula id="S3.E28">
              <mml:math alttext="\displaystyle\left\{\begin{array}[]{ll}\displaystyle\bm{\beta}^{n}=\bm{\Phi}^{%&#10;T}\bm{U}_{h}^{n},~{}1\leqslant n\leqslant L;\\&#10;\displaystyle\bm{\beta}^{n+1}=\bm{\Phi}^{T}\bm{A}(\bm{\Phi}\bm{\beta}^{n-1},%&#10;\bm{\Phi}\bm{\beta}^{n-2},...,\bm{\Phi}\bm{\beta}^{n-l})\bm{\Phi}\bm{\beta}^{n%&#10;},\cr\vskip 2.84526pt\cr\displaystyle~{}~{}~{}+\bm{\Phi}^{T}\bm{F}^{n},~{}~{}1%&#10;\leqslant n\leqslant N-1,\\&#10;\bm{U}_{d}^{n}=\bm{\Phi}\bm{\beta}^{n},~{}~{}1\leqslant n\leqslant N,\end{%&#10;array}\right." display="inline">
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>{</mml:mo>
                  <mml:mtable columnspacing="1.2pt" rowspacing="0pt">
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd class="ltx_align_left" columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msup>
                                <mml:mi>𝜷</mml:mi>
                                <mml:mi>n</mml:mi>
                              </mml:msup>
                              <mml:mo>=</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:msup>
                                  <mml:mi>𝚽</mml:mi>
                                  <mml:mi>T</mml:mi>
                                </mml:msup>
                                <mml:mo>⁢</mml:mo>
                                <mml:msubsup>
                                  <mml:mi>𝑼</mml:mi>
                                  <mml:mi>h</mml:mi>
                                  <mml:mi>n</mml:mi>
                                </mml:msubsup>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo rspace="0.497em">,</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mn>1</mml:mn>
                              <mml:mo>⩽</mml:mo>
                              <mml:mi>n</mml:mi>
                              <mml:mo>⩽</mml:mo>
                              <mml:mi>L</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>;</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd/>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd class="ltx_align_left" columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>𝜷</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mi>n</mml:mi>
                                <mml:mo>+</mml:mo>
                                <mml:mn>1</mml:mn>
                              </mml:mrow>
                            </mml:msup>
                            <mml:mo>=</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msup>
                                <mml:mi>𝚽</mml:mi>
                                <mml:mi>T</mml:mi>
                              </mml:msup>
                              <mml:mo>⁢</mml:mo>
                              <mml:mi>𝑨</mml:mi>
                              <mml:mo>⁢</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mi>𝚽</mml:mi>
                                  <mml:mo>⁢</mml:mo>
                                  <mml:msup>
                                    <mml:mi>𝜷</mml:mi>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:mi>n</mml:mi>
                                      <mml:mo>−</mml:mo>
                                      <mml:mn>1</mml:mn>
                                    </mml:mrow>
                                  </mml:msup>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>,</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mi>𝚽</mml:mi>
                                  <mml:mo>⁢</mml:mo>
                                  <mml:msup>
                                    <mml:mi>𝜷</mml:mi>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:mi>n</mml:mi>
                                      <mml:mo>−</mml:mo>
                                      <mml:mn>2</mml:mn>
                                    </mml:mrow>
                                  </mml:msup>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>,</mml:mo>
                                <mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi>
                                <mml:mo>,</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mi>𝚽</mml:mi>
                                  <mml:mo>⁢</mml:mo>
                                  <mml:msup>
                                    <mml:mi>𝜷</mml:mi>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:mi>n</mml:mi>
                                      <mml:mo>−</mml:mo>
                                      <mml:mi>l</mml:mi>
                                    </mml:mrow>
                                  </mml:msup>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>⁢</mml:mo>
                              <mml:mi>𝚽</mml:mi>
                              <mml:mo>⁢</mml:mo>
                              <mml:msup>
                                <mml:mi>𝜷</mml:mi>
                                <mml:mi>n</mml:mi>
                              </mml:msup>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd/>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd columnspan="2"/>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd class="ltx_align_left" columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>+</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msup>
                                    <mml:mi>𝚽</mml:mi>
                                    <mml:mi>T</mml:mi>
                                  </mml:msup>
                                  <mml:mo>⁢</mml:mo>
                                  <mml:msup>
                                    <mml:mi>𝑭</mml:mi>
                                    <mml:mi>n</mml:mi>
                                  </mml:msup>
                                </mml:mrow>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo rspace="0.827em">,</mml:mo>
                              <mml:mn>1</mml:mn>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>⩽</mml:mo>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                            <mml:mo>⩽</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mi>N</mml:mi>
                              <mml:mo>−</mml:mo>
                              <mml:mn>1</mml:mn>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd/>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd class="ltx_align_left" columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msubsup>
                                <mml:mi>𝑼</mml:mi>
                                <mml:mi>d</mml:mi>
                                <mml:mi>n</mml:mi>
                              </mml:msubsup>
                              <mml:mo>=</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mi>𝚽</mml:mi>
                                <mml:mo>⁢</mml:mo>
                                <mml:msup>
                                  <mml:mi>𝜷</mml:mi>
                                  <mml:mi>n</mml:mi>
                                </mml:msup>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo rspace="0.827em">,</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mn>1</mml:mn>
                              <mml:mo>⩽</mml:mo>
                              <mml:mi>n</mml:mi>
                              <mml:mo>⩽</mml:mo>
                              <mml:mi>N</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd/>
                    </mml:mtr>
                  </mml:mtable>
                  <mml:mi/>
                </mml:mrow>
              </mml:math>
            </disp-formula>
          </disp-formula-group>
        </p>
        <p>where <inline-formula><mml:math alttext="\bm{\beta}^{n}=(\beta_{1},\beta_{2},...,\beta_{d})^{T}" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>𝜷</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>β</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>β</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>β</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula><inline-formula><mml:math alttext="(1\leqslant n\leqslant N)" display="inline"><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>⩽</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>⩽</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are the <inline-formula><mml:math alttext="d" display="inline"><mml:mi>d</mml:mi></mml:math></inline-formula>-dimensional unknown vectors and <inline-formula><mml:math alttext="\bm{U}^{n}" display="inline"><mml:msup><mml:mi>𝑼</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup></mml:math></inline-formula><inline-formula><mml:math alttext="(1\leqslant n\leqslant L)" display="inline"><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>⩽</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>⩽</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are the first <inline-formula><mml:math alttext="L" display="inline"><mml:mi>L</mml:mi></mml:math></inline-formula> solution coefficient vectors in (<xref rid="S3.E17">17</xref>).</p>
        <statement id="Thmremark3">
          <title>
            <bold>.</bold>
          </title>
          <p id="Thmremark3.p1">
            <italic>Similarly, the reduced-dimensional FD scheme (<xref rid="S3.E28">28</xref>) can not only greatly reduce the unknowns, but also easily prove the existence, stability, and convergence (i.e., error estimation) of the reduced-order FD solutions by using matrix analysis. The error estimation can also be used as the theoretical criterion for the selection of the POD basis vectors and the update of the POD basis vectors.</italic>
          </p>
        </statement>
      </sec>
      <sec id="S3.SS3">
        <label>3.3</label>
        <title>The reduced-dimension for the FVE method</title>
        <p id="S3.SS3.p1">The POD-based FVE dimension reduction method was first gradually proposed by Luo's team internationally since 2011 (see [<xref rid="ref012" ref-type="bibr">12</xref>]), whose basic idea is also stated as follows.</p>
        <p id="S3.SS3.p2"><bold>Step 1.</bold> Discretize the PDE (<xref rid="S3.E1">1</xref>) into a fully discrete FVE equation:</p>
        <p>
          <disp-formula-group id="S4.EGx10">
            <disp-formula id="S3.E29">
              <mml:math alttext="\displaystyle(u_{h}^{n+1},\pi^{*}v_{h})=A(u_{h}^{n-1},u_{h}^{n-2},...,u_{h}^{n%&#10;-l})(u_{h}^{n},\pi^{*}v_{h})" display="inline">
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                      <mml:mi>h</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>π</mml:mi>
                        <mml:mo>∗</mml:mo>
                      </mml:msup>
                      <mml:mo>⁢</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>v</mml:mi>
                        <mml:mi>h</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>A</mml:mi>
                    <mml:mo>⁢</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mi>h</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mi>h</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mi>h</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:mi>l</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>⁢</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mi>h</mml:mi>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>π</mml:mi>
                          <mml:mo>∗</mml:mo>
                        </mml:msup>
                        <mml:mo>⁢</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>v</mml:mi>
                          <mml:mi>h</mml:mi>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:math>
            </disp-formula>
            <disp-formula id=""/>
            <disp-formula id="S3.E30">
              <mml:math alttext="\displaystyle~{}~{}~{}+F^{n}(\pi^{*}v_{h}),\forall v_{h}\in V_{h},1\leqslant n%&#10;\leqslant N-1," display="inline">
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>+</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>F</mml:mi>
                              <mml:mi>n</mml:mi>
                            </mml:msup>
                            <mml:mo>⁢</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:msup>
                                  <mml:mi>π</mml:mi>
                                  <mml:mo>∗</mml:mo>
                                </mml:msup>
                                <mml:mo>⁢</mml:mo>
                                <mml:msub>
                                  <mml:mi>v</mml:mi>
                                  <mml:mi>h</mml:mi>
                                </mml:msub>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo rspace="0.167em">∀</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>v</mml:mi>
                            <mml:mi>h</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>∈</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>V</mml:mi>
                        <mml:mi>h</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                      <mml:mo>⩽</mml:mo>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                      <mml:mo>⩽</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>N</mml:mi>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:math>
            </disp-formula>
          </disp-formula-group>
        </p>
        <p>where <inline-formula><mml:math alttext="V_{h}" display="inline"><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math alttext="M" display="inline"><mml:mi>M</mml:mi></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math alttext="A" display="inline"><mml:mi>A</mml:mi></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula><mml:math alttext="F^{n}" display="inline"><mml:msup><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup></mml:math></inline-formula> are the same as those in (<xref rid="S3.E3">3</xref>), <inline-formula><mml:math alttext="\pi^{*}:V_{h}\to V_{h}^{*}" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>π</mml:mi><mml:mo>∗</mml:mo></mml:msup><mml:mo lspace="0.278em" rspace="0.278em">:</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>∗</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is a linear interpolation operator, and <inline-formula><mml:math alttext="V_{h}^{*}" display="inline"><mml:msubsup><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>∗</mml:mo></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is a piecewise polynomial space one order lower than <inline-formula><mml:math alttext="V_{h}" display="inline"><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula>.</p>
        <p id="S3.SS3.p3"><bold>step 2.</bold> Find the first <inline-formula><mml:math alttext="L" display="inline"><mml:mi>L</mml:mi></mml:math></inline-formula> (<inline-formula><mml:math alttext="L\ll N" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>≪</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, usually take <inline-formula><mml:math alttext="L=20" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>20</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>) FVE solutions <inline-formula><mml:math alttext="u_{h}^{1},u_{h}^{2},...,u_{h}^{L}" display="inline"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>L</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> from (<xref rid="S3.E29">29</xref>) and use the continuous POD method in [<xref rid="ref006" ref-type="bibr">6</xref>, Chapter 4] to construct <inline-formula><mml:math alttext="d" display="inline"><mml:mi>d</mml:mi></mml:math></inline-formula> (generally <inline-formula><mml:math alttext="d=5\sim 7" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mn>7</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>) POD bases <inline-formula><mml:math alttext="\bm{\Phi}=\left\{\varphi_{1},\varphi_{2},...,\varphi_{d}\right\}" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>𝚽</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msub><mml:mi>φ</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>φ</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>φ</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:msub><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> containing the main information.</p>
        <p id="S3.SS3.p4"><bold>step 3.</bold> Replace the FE space <inline-formula><mml:math alttext="V_{h}" display="inline"><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> in (<xref rid="S3.E29">29</xref>) with <inline-formula><mml:math alttext="V_{d}=:" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:msub><mml:mo rspace="0em">=</mml:mo><mml:mo>:</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> span <inline-formula><mml:math alttext="\{\varphi_{1},\varphi_{2},...,\varphi_{d}\}" display="inline"><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">{</mml:mo><mml:msub><mml:mi>φ</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>φ</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>φ</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> spanned by the POD bases <inline-formula><mml:math alttext="\bm{\Phi}" display="inline"><mml:mi>𝚽</mml:mi></mml:math></inline-formula>, the FVE equation (<xref rid="S3.E29">29</xref>) with tens of millions of unknowns is simplified into the following POD-based FVE reduction formulation with only <inline-formula><mml:math alttext="d" display="inline"><mml:mi>d</mml:mi></mml:math></inline-formula> unknowns:</p>
        <p>
          <disp-formula-group id="S4.EGx11">
            <disp-formula id="S3.E31">
              <mml:math alttext="\displaystyle(u_{d}^{n+1},\pi^{*}v_{d})=A(u_{d}^{n-1},u_{d}^{n-2},...,u_{d}^{n%&#10;-l})(u_{d}^{n},\pi^{*}v_{d})" display="inline">
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                      <mml:mi>d</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>π</mml:mi>
                        <mml:mo>∗</mml:mo>
                      </mml:msup>
                      <mml:mo>⁢</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>v</mml:mi>
                        <mml:mi>d</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>A</mml:mi>
                    <mml:mo>⁢</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mi>d</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mi>d</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mi>d</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:mi>l</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>⁢</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mi>d</mml:mi>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>π</mml:mi>
                          <mml:mo>∗</mml:mo>
                        </mml:msup>
                        <mml:mo>⁢</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>v</mml:mi>
                          <mml:mi>d</mml:mi>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:math>
            </disp-formula>
            <disp-formula id=""/>
            <disp-formula id="S3.E32">
              <mml:math alttext="\displaystyle~{}~{}~{}+F^{n}(\pi^{*}v_{d}),~{}~{}\forall v_{d}\in V_{d},~{}~{}%&#10;1\leqslant n\leqslant N-1." display="inline">
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>+</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>F</mml:mi>
                              <mml:mi>n</mml:mi>
                            </mml:msup>
                            <mml:mo>⁢</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:msup>
                                  <mml:mi>π</mml:mi>
                                  <mml:mo>∗</mml:mo>
                                </mml:msup>
                                <mml:mo>⁢</mml:mo>
                                <mml:msub>
                                  <mml:mi>v</mml:mi>
                                  <mml:mi>d</mml:mi>
                                </mml:msub>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo rspace="0.827em">,</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo rspace="0.167em">∀</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>v</mml:mi>
                            <mml:mi>d</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>∈</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>V</mml:mi>
                        <mml:mi>d</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo rspace="0.827em">,</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                      <mml:mo>⩽</mml:mo>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                      <mml:mo>⩽</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>N</mml:mi>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo lspace="0em">.</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:math>
            </disp-formula>
          </disp-formula-group>
        </p>
        <statement id="Thmremark4">
          <title>
            <bold>.</bold>
          </title>
          <p id="Thmremark4.p1">
            <italic>The most contribution of Luo's team for the FVE reduced-dimension is to create the basic theories of the existence, stability, and convergence of the reduced-order FVE solutions by using the bounded functional extension theory in Functional Analysis to link ingeniously the classical FVE method with the FVE subspace reduced-dimension method. These theories are also used as some suggestions for the choice of POD bases and the update of POD bases, which are also proposed by Luo's team for first times and are also original.</italic>
          </p>
        </statement>
      </sec>
    </sec>
    <sec id="S4">
      <label>4.</label>
      <title>Conclusion</title>
      <p id="S4.p1">In this editorial, we have stated the significance for the numerical simulations and the creating the <italic>Journal of Numerical Simulations in Physics and Mathematics</italic>. We have also reviewed the origin and development of three commonly used computational methods: the FE method, the FD scheme, and the FVE method, as well as their dimension reduction methods, which are often used in the numerical simulations. It is worth noting that these methods, especially the dimensionality reduction methods based on the POD method, still have considerable room for development.</p>
    </sec>
  </body>
  <back>
    <ack>
      <title>Acknowledgments</title>
      <p id="ack.p1">This work was supported by the National Natural Science Foundation of China under Grant 11671106.</p>
    </ack>
    <sec id="sec0100" sec-type="COI-statement">
      <title>Conflict of interest</title>
      <p>The authors declare no conflicts of interest.</p>
    </sec>
    <ref-list>
      <title>References</title>
      <ref id="ref001">
        <label>[1]</label>
        <mixed-citation>Bruce, G. H., Peaceman, D. W., Rachford Jr, H. H., &amp; Rice, J. D. (1953). Calculations of unsteady-state gas flow through porous media. <italic>Journal of Petroleum Technology, 5</italic>(03), 79-92. [<uri>https://doi.org/10.2118/221-G</uri>] </mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref002">
        <label>[2]</label>
        <mixed-citation>West, W. J., Garvin, W. W., &amp; Sheldon, J. W. (1954). Solution of the equations of unsteady state two-phase flow in oil reservoirs. <italic>Transactions of the AIME, 201</italic>(01), 217-229. [<uri>https://doi.org/10.2118/340-G</uri>] </mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref003">
        <label>[3]</label>
        <mixed-citation>Turner, M. J., Clough, R. W., Martin, H. C., &amp; Topp, L. J. (1956). Stiffness and deflection analysis of complex structures. <italic>journal of the Aeronautical Sciences, 23</italic>(9), 805-823. [<uri>https://doi.org/10.2514/8.3664</uri>] </mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref004">
        <label>[4]</label>
        <mixed-citation>Courant, R., Friedrichs, K., &amp; Lewy, H. (1967). On the partial difference equations of mathematical physics. <italic>IBM journal of Research and Development, 11</italic>(2), 215-234. [<uri>https://doi.org/10.1007/BF01448839</uri>] </mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref005">
        <label>[5]</label>
        <mixed-citation>Li, R., Chen, Z., &amp; Wu, W. (2000). <italic>Generalized difference methods for differential equations: numerical analysis of finite volume methods</italic>. CRC Press. [<uri>https://doi.org/10.1201/9781482270211</uri>] </mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref006">
        <label>[6]</label>
        <mixed-citation>Luo, Z. (2024). <italic>Finite element and reduced dimension methods for partial differential equations</italic>. Springer Nature Singapore. [<uri>https://doi.org/10.1007/978-981-97-3434-4</uri>] </mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref007">
        <label>[7]</label>
        <mixed-citation>Pearson, K. (1901). LIII. On lines and planes of closest fit to systems of points in space. <italic>The London, Edinburgh, and Dublin philosophical magazine and journal of science, 2</italic>(11), 559-572. [<uri>https://doi.org/10.1080/14786440109462720</uri>] </mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref008">
        <label>[8]</label>
        <mixed-citation>Sirovich L. Turbulence and the dynamics of coherent structures: Part I-III. <italic>Quarterly of Applied Mathematics, 1987</italic>(45), 561-590. [<uri>https://doi.org/10.1090/qam/910462</uri>] </mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref009">
        <label>[9]</label>
        <mixed-citation>Luo, Z., Zhu, J., Wang, R., &amp; Navon, I. M. (2007). Proper orthogonal decomposition approach and error estimation of mixed finite element methods for the tropical Pacific Ocean reduced gravity model. <italic>Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 196</italic>(41-44), 4184-4195. [<uri>https://doi.org/10.1016/j.cma.2007.04.003</uri>] </mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref010">
        <label>[10]</label>
        <mixed-citation>Luo, Z., &amp; Jiang, W. (2020). A reduced-order extrapolated technique about the unknown coefficient vectors of solutions in the finite element method for hyperbolic type equation. <italic>Applied Numerical Mathematics, 158</italic>, 123-133. [<uri>https://doi.org/10.1016/j.apnum.2020.07.025</uri>] </mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref011">
        <label>[11]</label>
        <mixed-citation>Luo, Z., Chen, J., Zhu, J., Wang, R., &amp; Navon, I. M. (2007). An optimizing reduced order FDS for the tropical Pacific Ocean reduced gravity model. <italic>International Journal for Numerical Methods in Fluids, 55</italic>(2), 143-161. [<uri>https://doi.org/10.1002/fld.1452</uri>] </mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref012">
        <label>[12]</label>
        <mixed-citation>Luo, Z., Xie, Z., Shang, Y., &amp; Chen, J. (2011). A reduced finite volume element formulation and numerical simulations based on POD for parabolic problems. <italic>Journal of Computational and Applied Mathematics, 235</italic>(8), 2098-2111. [<uri>https://doi.org/10.1016/j.cam.2010.10.008</uri>] </mixed-citation>
      </ref>
    </ref-list>
  </back>
</article>
