<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing DTD v2.3 20070202//EN" "journalpublishing.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xml:lang="en" article-type="review-article">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">ijms</journal-id>
<journal-title>International Journal of Molecular Sciences</journal-title>
<abbrev-journal-title>Int. J. Mol. Sci.</abbrev-journal-title>
<issn pub-type="epub">1422-0067</issn>
<publisher>
<publisher-name>Molecular Diversity Preservation International (MDPI)</publisher-name></publisher></journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="doi">10.3390/ijms10114816</article-id>
<article-id pub-id-type="publisher-id">ijms-10-04816</article-id>
<article-categories>
<subj-group>
<subject>Review</subject></subj-group></article-categories>
<title-group>
<article-title>Path Integrals for Electronic Densities, Reactivity Indices, and Localization Functions in Quantum Systems</article-title></title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author">
<name><surname>Putz</surname><given-names>Mihai V.</given-names></name></contrib>
<aff id="af1-ijms-10-04816">Laboratory of Computational and Structural Physical Chemistry, Chemistry Department, West University of Timişoara, Pestalozzi Street No.16, Timişoara, RO-300115, Romania; E-Mails: 
<email>mvputz@cbg.uvt.ro</email>; 
<email>mv_putz@yahoo.com</email>; Website: <ext-link xlink:href="www.mvputz.iqstorm.ro" ext-link-type="uri">www.mvputz.iqstorm.ro</ext-link></aff></contrib-group>
<pub-date pub-type="ppub">
<month>11</month>
<year>2009</year></pub-date>
<pub-date pub-type="collection">
<month>11</month>
<year>2009</year></pub-date>
<pub-date pub-type="epub">
<day>10</day>
<month>11</month>
<year>2009</year></pub-date>
<volume>10</volume>
<issue>11</issue>
<fpage>4816</fpage>
<lpage>4940</lpage>
<history>
<date date-type="received">
<day>3</day>
<month>9</month>
<year>2009</year></date>
<date date-type="rev-recd">
<day>23</day>
<month>10</month>
<year>2009</year></date>
<date date-type="accepted">
<day>2</day>
<month>11</month>
<year>2009</year></date></history>
<permissions>
<copyright-statement>© 2009 by the authors; licensee Molecular Diversity Preservation International, Basel, Switzerland.</copyright-statement>
<copyright-year>2009</copyright-year>
<license license-type="open-access" xlink:href="http://creativecommons.org/licenses/by/3.0">
<p>This article is an open-access article distributed under the terms and conditions of the Creative Commons Attribution license (http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/).</p></license></permissions>
<abstract>
<p>The density matrix theory, the ancestor of density functional theory, provides the immediate framework for Path Integral (PI) development, allowing the canonical density be extended for the many-electronic systems through the density functional closure relationship. Yet, the use of path integral formalism for electronic density prescription presents several advantages: assures the inner quantum mechanical description of the system by parameterized paths; averages the quantum fluctuations; behaves as the propagator for time-space evolution of quantum information; resembles Schrödinger equation; allows quantum statistical description of the system through partition function computing. In this framework, four levels of path integral formalism were presented: the Feynman quantum mechanical, the semiclassical, the Feynman-Kleinert effective classical, and the Fokker-Planck non-equilibrium ones. In each case the density matrix or/and the canonical density were rigorously defined and presented. The practical specializations for quantum free and harmonic motions, for statistical high and low temperature limits, the smearing justification for the Bohr’s quantum stability postulate with the paradigmatic Hydrogen atomic excursion, along the quantum chemical calculation of semiclassical electronegativity and hardness, of chemical action and Mulliken electronegativity, as well as by the Markovian generalizations of Becke-Edgecombe electronic focalization functions – all advocate for the reliability of assuming PI formalism of quantum mechanics as a versatile one, suited for analytically and/or computationally modeling of a variety of fundamental physical and chemical reactivity concepts characterizing the (density driving) many-electronic systems.</p></abstract>
<kwd-group>
<kwd>density matrix and functionals</kwd>
<kwd>Feynman integral</kwd>
<kwd>partition function</kwd>
<kwd>electronegativity</kwd>
<kwd>chemical action and hardness</kwd>
<kwd>Fokker-Planck equation</kwd>
<kwd>electronic localization</kwd></kwd-group></article-meta></front>
<body>
<sec sec-type="intro">
<label>1.</label>
<title>Introduction</title>
<p>In modern conceptual and computational chemistry the Density Functional Theory (DFT) [<xref ref-type="bibr" rid="b1-ijms-10-04816">1</xref>–<xref ref-type="bibr" rid="b12-ijms-10-04816">12</xref>] plays the central role since its capabilities in providing both structural and reactivity information about the atoms and of their interaction in molecules and nanostructures [<xref ref-type="bibr" rid="b13-ijms-10-04816">13</xref>–<xref ref-type="bibr" rid="b20-ijms-10-04816">20</xref>]. Yet, the main vehicle stays the electronic density, an observable quantity, which intimately relates with the more abstract quantum mechanical concept of wave function through the basic relationship [<xref ref-type="bibr" rid="b3-ijms-10-04816">3</xref>]
<disp-formula id="FD1">
<label>(1)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>Ψ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></disp-formula>written for a collection of <italic>N</italic>-many-electronic system with space-spin coordinates <italic>dr<sub>i</sub></italic> = <italic>dx<sub>i</sub></italic> <italic>ds<sub>i</sub></italic>, in terms of space and spin coordinates, {<italic>x<sub>i</sub></italic>}<italic><sub>i</sub></italic><sub>=
<overline>1<italic>,N</italic></overline></sub> and {<italic>s<sub>i</sub></italic>}<sub><italic>i</italic>=
<overline>1,<italic>N</italic></overline></sub>, respectively, in constructing the basic functional (integral) for the charge conservation
<disp-formula id="FD2">
<label>(2)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>Besides the sub-script index, it is worth noting that with <xref ref-type="disp-formula" rid="FD1">Equations (1)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="FD2">(2)</xref> either the ground state or the valence state(s) of a many body system may be computed by applying the variational principle upon the total or valence density functional energy [<xref ref-type="bibr" rid="b7-ijms-10-04816">7</xref>]
<disp-formula id="FD3">
<label>(3)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>which in terms of the so called Hohenberg-Kohn density functional [<xref ref-type="bibr" rid="b1-ijms-10-04816">1</xref>]
<disp-formula id="FD4">
<label>(4)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:math></disp-formula>that sums the electronic kinetic <italic>T</italic>[<italic>ρ</italic>] and electronic repulsion <italic>V<sub>ee</sub></italic>[<italic>ρ</italic>], and of the so called <italic>chemical action</italic> term [<xref ref-type="bibr" rid="b7-ijms-10-04816">7</xref>–<xref ref-type="bibr" rid="b10-ijms-10-04816">10</xref>]
<disp-formula id="FD5">
<label>(5)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>accounts in principle for all observable effects an electronic structure may manifest as the chemical reactivity.</p>
<p>Yet, although accessible experimentally [<xref ref-type="bibr" rid="b21-ijms-10-04816">21</xref>], for a deeper comprehension of the physical-chemical phenomenology of bonding the electronic density should be “visualized” also within an analytical framework. In this regard the already consecrated attempt of density matrix made history over a half century by employing the so called <italic>ensemble (statistical) density operator</italic> [<xref ref-type="bibr" rid="b22-ijms-10-04816">22</xref>–<xref ref-type="bibr" rid="b26-ijms-10-04816">26</xref>]
<disp-formula id="FD6">
<label>(6)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>ϕ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>ϕ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>which by means of its first order reduced one <italic>ρ̂</italic><sup>(1)</sup> (<italic>x</italic><sub>1</sub>; <italic>x</italic><sub>1</sub>) provides by integration the total number of electrons in the same way as the observable density does [<xref ref-type="bibr" rid="b27-ijms-10-04816">27</xref>–<xref ref-type="bibr" rid="b31-ijms-10-04816">31</xref>]
<disp-formula id="FD7">
<label>(7)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>that is formally equivalent with the “trace” operation on the bilocal density matrix <italic>ρ̂</italic><sup>(1)</sup> (<italic>x</italic>′<sub>1</sub>; <italic>x</italic><sub>1</sub>)
<disp-formula id="FD8">
<label>(8)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtext>Tr</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:math></disp-formula>From this perspective it is clear that having in hand a reliable method to express, for various applied potentials <italic>V</italic> (<italic>x</italic>) the bilocal density matrix, from here on called simple as <italic>density matrix</italic>, yields in fact the electronic density itself. Fortunately the quantum mechanically formalism had advanced a rigorous way of expressing the density matrix since recognizing it as a specialization of the more general <italic>time evolution quantum amplitude</italic>, a.k.a. <italic>the quantum propagator</italic> or the <italic>Green function</italic> [<xref ref-type="bibr" rid="b32-ijms-10-04816">32</xref>–<xref ref-type="bibr" rid="b36-ijms-10-04816">36</xref>]
<disp-formula id="FD9">
<label>(9)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>Moreover, within the thermal-temporal (quantum mechanical-to quantum statistical) Wick transformation
<disp-formula id="FD10">
<label>(10)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>with <italic>k<sub>B</sub></italic> the Boltzmann constant, <italic>T</italic> the sample temperature, and <italic>ħ</italic> - the Planck constant, there is immediate to introduce the partition function of a system as the analytically time continued integral
<disp-formula id="FD11">
<label>(11)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>to release the uni-particle density
<disp-formula id="FD12">
<label>(12)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>Z</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>while fulfilling the normalization constraint given by <xref ref-type="disp-formula" rid="FD2">Equation (2)</xref>.</p>
<p>The competition between the variation of density functional of energy (3) and the density itself (12), <italic>i.e.</italic>, the ratio between the global and local influences on a many-electronic system (equilibrium, aromaticity, etc.) is quantified by the modern electronegativity index and by its chemical hardness companion [<xref ref-type="bibr" rid="b3-ijms-10-04816">3</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="b5-ijms-10-04816">5</xref>–<xref ref-type="bibr" rid="b12-ijms-10-04816">12</xref>], given respectively as
<disp-formula id="FD13a">
<label>(13a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>χ</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>ρ</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD13b">
<label>(13b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>χ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>ρ</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:math></disp-formula>which may assume various analytical realizations within density functional theory [<xref ref-type="bibr" rid="b7-ijms-10-04816">7</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="b9-ijms-10-04816">9</xref>], while playing the crucial roles in driving chemical bonding and reactivity [<xref ref-type="bibr" rid="b12-ijms-10-04816">12</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="b20-ijms-10-04816">20</xref>]; this may be also immediately seen from <xref ref-type="disp-formula" rid="FD13a">Equations (13)</xref> when electronegativity is further identified with the negative of the chemical potential of a given system (<italic>χ</italic> =−<italic>μ</italic>) [<xref ref-type="bibr" rid="b6-ijms-10-04816">6</xref>]: if electronegativity is assimilated with the chemical potential, the chemical hardness – as its derivative – corresponds with the chemical force; thus, they together constitute the minimal necessary set of indices to consistently model the complete scenario of chemical reactivity, from encountering adducts to the stabilized products [<xref ref-type="bibr" rid="b9-ijms-10-04816">9</xref>]. For these reasons they will be systematically presented in this review as application for different levels of path integral approximations in either matrix density or density computations.</p>
<p>However, it is worth comment that the above factorization only apparently assumes the many-particle system without internal interaction (exchange and correlation), while all these effects are to be incorporated in the way the bare applied potential is replaced with an effective one or by performing a variational (upon the) perturbation procedure for optimizing the (bilocal) density matrix
<disp-formula id="FD14">
<label>(14)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:math></disp-formula>in accordance with above recipe. <xref ref-type="disp-formula" rid="FD14">Equation (14)</xref> is nevertheless nothing else than the so called <italic>path integral</italic> of the density matrix or of the time evolution quantum amplitude, while ∫ <italic>Dx</italic>(<italic>τ</italic>) is a complex symbol of integration over (parameterized, quantum) paths that when unfolded recovers the normal shape of integration, <italic>i.e.</italic>, with separated variables of integration, <italic>e.g.</italic>, <xref ref-type="disp-formula" rid="FD117">Equations (117)</xref> or <xref ref-type="disp-formula" rid="FD316">(316)</xref> and Refs. [<xref ref-type="bibr" rid="b37-ijms-10-04816">37</xref>–<xref ref-type="bibr" rid="b39-ijms-10-04816">39</xref>]. The way in which this path integral is computed for various working potentials will generate the analytical solution of the quantum amplitude, and implicitly to the density matrix, from where the electronic density is immediately found by the identity <italic>ρ</italic>(<italic>x<sub>a</sub></italic>) = <italic>ρ</italic><sup>(1)</sup> (<italic>x<sub>b</sub></italic> = <italic>x<sub>a</sub></italic>; <italic>x<sub>a</sub></italic>). Then, having the electronic density any known or approximated density functional may be evaluated and employed in describing the chemical structure and reactivity in an analytical manner, while allowing better conceptual understanding of the obtained models and predictions. With these, the motivation behind the present project becomes clear: computing the electronic density relays in fact on evaluating the associate path integral for a given potential; moreover, the many-body effects are to be resumed in rewriting the applied potential into an effective one (one way) or to advance the so called variational perturbation methodology in order the inter-particle effects be accommodated [<xref ref-type="bibr" rid="b39-ijms-10-04816">39</xref>–<xref ref-type="bibr" rid="b48-ijms-10-04816">48</xref>], being this latter approach left for further communications.</p>
<p>Consequently, the review unfolds on bigger scale the ideas here presented: it starts with the basic properties of the density matrix and showing how the path integral concept arises naturally in this framework. Then, a more formal introduction of path integral methodology is presented in the spirit of Richard Feynman, its main promoter; and the use of path integrals is exemplified in computing semi-classical time evolution amplitudes with application on atomic electronegativity and chemical hardness reactivity indices. The simplified many-body approach is then given through exposing the Feynman-Kleinert algorithm for effective potentials, with application on computing atomic Mulliken electronegativities, while the non-equilibrium Fokker-Planck approach is exposed and applied in the context of Markovian stochastic motion within the anharmonic potential and then extended to modeling the electronic localization through computing several Markovian electronic functions while comparing them with the circulating Becke-Edgecombe one [<xref ref-type="bibr" rid="b49-ijms-10-04816">49</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="b50-ijms-10-04816">50</xref>]. This way, a fruitful step is hopefully made towards unifying the physical-chemical principles of electronic structure and reactivity on a meaningful quantum basis.</p></sec>
<sec>
<label>2.</label>
<title>From Density Matrix to Path Integral</title>
<sec>
<label>2.1.</label>
<title>On Mono-, Many-, and Reduced- Electronic Density Matrices</title>
<p>Given a spectral representation {|<italic>n〉</italic>}<italic><sub>n</sub></italic><sub>∈<bold>N</bold></sub> for a set of quantum mono-electronic states
<disp-formula id="FD15">
<label>(15)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>ϕ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>one may employ its closure relation:
<disp-formula id="FD16">
<label>(16)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>to generally express the average of an observable (<italic>i.e.</italic>, the operator <italic>Â</italic>) on a selected state as
<disp-formula id="FD17">
<label>(17)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<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:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>ϕ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>ϕ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">〉</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>ϕ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>ϕ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">〉</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>ϕ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>ϕ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">〉</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>ϕ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>ϕ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>*</mml:mo></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>while for the observable average over the entire sample the individual weight <italic>w<sub>k</sub></italic> should be counted to provide the statistical result
<disp-formula id="FD18">
<label>(18)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<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>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<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:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula></p>
<p>Similarly, when rewriting the global average as
<disp-formula id="FD19">
<label>(19)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<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>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>we recognize the <italic>density matrix elements</italic>
<disp-formula id="FD20">
<label>(20)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>*</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></disp-formula>which provides the <italic>density operator</italic>
<disp-formula id="FD21">
<label>(21)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>*</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>ϕ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>ϕ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>with the sum of diagonal matrix elements (yielding the “trace” function)
<disp-formula id="FD22">
<label>(22)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtext>Tr</mml:mtext>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></disp-formula>while the searched operatorial average now becomes
<disp-formula id="FD23">
<label>(23)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<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>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Tr</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Tr</mml:mtext>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula></p>
<p>Note that through the above deductions the double (independent) averages technique was adopted exploiting therefore the associate sums inter-conversions to produce the simplified results [<xref ref-type="bibr" rid="b51-ijms-10-04816">51</xref>–<xref ref-type="bibr" rid="b53-ijms-10-04816">53</xref>]. Yet, this technique is equivalent with quantum mechanically factorization of the entire Hilbert space into sub-spaces or, at the limit, into the subspace of interest (that selected to be measured, for instance) and the rest of the space, being thus this approach equivalent with a <italic>system-bath</italic> sample; this is useful for better understanding the stochastic phenomena – to be latter exposed – that underlay to open quantum systems. Therefore, such mechanism may be considered as belonging to the physical foundations for the chemical reactivity.</p>
<p>Next, in the case the concerned quantum states are <italic>eigen-states</italic>, they fulfill the normalization constraint
<disp-formula id="FD24">
<label>(24)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mo>δ</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>ϕ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>ϕ</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>*</mml:mo></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>⇒</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:math></disp-formula>on which base the above density operator now reads with the same form as presented din Introduction, <xref ref-type="disp-formula" rid="FD6">Equation (6)</xref>, from where there appears that the eigen-equation for it looks like
<disp-formula id="FD25">
<label>(25)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>ϕ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>ϕ</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>ϕ</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>ϕ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">︸</mml:mo></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>ϕ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>giving with the eigen-values (as the diagonal elements) as
<disp-formula id="FD26">
<label>(26)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>ϕ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>ϕ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:math></disp-formula>as the observed values of the averaged density operator. Since they are weights of probability they have to naturally fulfill the closure probability relationship over the entire sample
<disp-formula id="FD27">
<label>(27)</label>
<mml:math display="block">
<mml:munder>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:math></disp-formula>from where follows the “normalization of density operator” through its above Trace property of <xref ref-type="disp-formula" rid="FD22">Equation (22)</xref>
<disp-formula id="FD28">
<label>(28)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtext>Tr</mml:mtext>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:math></disp-formula></p>
<p>Moreover, in these eigen-conditions, the operatorial average further reads from <xref ref-type="disp-formula" rid="FD23">Equation (23)</xref>
<disp-formula id="FD29">
<label>(29)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<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>=</mml:mo>
<mml:mtext>Tr</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>Now, there appears with better clarity the major role the density operator plays in quantum measurements, since it convolutes with a given operator to produce its (averaged) measured value on the prepared eigen-states. Nevertheless, when the so called <italic>pure states</italic> are employed or prepared, the preceding distinction between the subsystem and system vanishes, and the density operator takes the pure quantum mechanical form of an elementary projector
<disp-formula id="FD30">
<label>(30)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mi>ϕ</mml:mi>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mi>ϕ</mml:mi>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>≡</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mo>Λ</mml:mo>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:math></disp-formula></p>
<p>This is a very useful expression for considering it associated with the mono-density operators when many-fermionic systems are treated, although a similar procedure applies for mixed (sample) states as well. It is immediate to see that for <italic>N</italic> formally independent partitions the Hilbert space corresponding to the <italic>N</italic>-mono-particle densities on pure states, we have through <xref ref-type="disp-formula" rid="FD22">Equations (22)</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="FD27">(27)</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="FD28">(28)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="FD30">(30)</xref>
<disp-formula id="FD31">
<label>(31)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mo>Λ</mml:mo>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>ϕ</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>ϕ</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>Tr</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mo>Λ</mml:mo>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover></mml:math></disp-formula>producing the total operator – projector constructed by the sum
<disp-formula id="FD32">
<label>(32)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mo>Λ</mml:mo>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mo>Λ</mml:mo>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></disp-formula>while correctly normalized to the total number of particles
<disp-formula id="FD33">
<label>(33)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtext>Tr</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mo>Λ</mml:mo>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mtext>Tr</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mo>Λ</mml:mo>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Tr</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mo>Λ</mml:mo>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">︸</mml:mo></mml:munder>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:munder></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:math></disp-formula></p>
<p>Yet, the anti-symmetric restriction the <italic>N</italic>-fermionic state may be accounted from the mono-electronic states through considering Slater permutated (<italic>P<sub>α</sub></italic>) products [<xref ref-type="bibr" rid="b8-ijms-10-04816">8</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="b35-ijms-10-04816">35</xref>]
<disp-formula id="FD34">
<label>(34)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mo>Φ</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>!</mml:mo></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:munder>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>α</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>α</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>α</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∏</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>ϕ</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>for constructing the <italic>N</italic>-electronic density operator
<disp-formula id="FD35">
<label>(35)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mo>Φ</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mo>Φ</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>with which help the <italic>N</italic> × <italic>N</italic> density matrix writes as (in coordinate representation)
<disp-formula id="FD36">
<label>(36)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>〉</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mo>Φ</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>〉</mml:mo>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mo>Φ</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>!</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:munder>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mi>α</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mi>α</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mi>α</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∏</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>ϕ</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>α</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>α</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>α</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∏</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>ϕ</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>!</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:munder>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mi>α</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mi>α</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mi>α</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∏</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>ϕ</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>α</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>α</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∏</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ϕ</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>*</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>However, in practice, due to the fact the multi-particle operators associate with number of systemic properties less than the total number of particle, say of order <italic>p</italic> &lt; <italic>N</italic>, worth working with the <italic>p-order reduced density matrix</italic> introduced as
<disp-formula id="FD37">
<label>(37)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mi>p</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi>p</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mo>Φ</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>*</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mo>Φ</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>	
<mml:mi>N</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:munderover>
<mml:mo>∏</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></disp-formula>with the following features [<xref ref-type="bibr" rid="b27-ijms-10-04816">27</xref>].</p>
<list list-type="simple">
<list-item>
<p>○ Normalization
<disp-formula id="FD38">
<label>(38)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mi>p</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∏</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi>p</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p></list-item>
<list-item>
<p>○ Recursion
<disp-formula id="FD39">
<label>(39)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mi>p</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p></list-item>
<list-item>
<p>○ First order Löwdin reduction
<disp-formula id="FD40">
<label>(40)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mi>p</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>!</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mtext>det</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>!</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mo>⋯</mml:mo></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mo>⋯</mml:mo></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>⋮</mml:mo></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mo>⋮</mml:mo></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow/></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mo>⋮</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mi>p</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mi>p</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mo>⋯</mml:mo></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mi>p</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p></list-item></list>
<p>where the first order density matrix casts as abstracted from general definition
<disp-formula id="FD41">
<label>(41)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mo>Φ</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>*</mml:mo></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mo>Φ</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∏</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>With these concepts it is worth noting the major importance that the first order density plays in computing the higher order reduced density matrices that in turn enter the operatorial averages, for instance
<disp-formula id="FD42">
<label>(42)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>〉</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Tr</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>A special reference may be made in regard of the free-relativist treatment of many-electronic atoms, ions, bi- or poly- atomic molecules governed by the working Hamiltonian
<disp-formula id="FD43">
<label>(43)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mo>&lt;</mml:mo>
<mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:munder>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:munder>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&lt;</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>whose terms are represented the inter-nuclear repulsion (only for molecules), free electronic motion, electron-nuclei Coulombic attraction, and inter-electronic Coulombian repulsion, respectively. For such Hamiltonian the average value is computed through considering electronic density of the first or second order only there where the electronic influence is present, while the degree of matrix density is fixed by the type of electronic interaction
<disp-formula id="FD44">
<label>(44)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>〉</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:munder>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mo>&lt;</mml:mo>
<mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:munder>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mi>G</mml:mi></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub><mml:mi/>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>It is obvious that although the second order reduced matrix has appeared, its general form
<disp-formula id="FD45">
<label>(45)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mo>Φ</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>*</mml:mo></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mo>Φ</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∏</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>may be further reduced to the first one through the above determinant rule, see <xref ref-type="disp-formula" rid="FD40">Equation (40)</xref>
<disp-formula id="FD46">
<label>(46)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>!</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>this way emphasizing on the importance of the first order reduced matrix knowledge.</p>
<p>The astonishing physical meaning behind this formalism relays in the fact that any multi-particle interaction (two-particle interaction included) may be reduced to the single particle behavior; in other terms, vice-versa, the appropriate perturbation (including strong-coupling) of the single particle evolution carries the equivalent information as that characterizing the whole many-body system.</p>
<p>In fact, the power of the density matrix formalism resides in reducing a many-body problem to the single particle density matrix, abstracted from the single Slater determinant of <xref ref-type="disp-formula" rid="FD36">Equation (36)</xref> known as the <italic>Fock-Dirac matrix</italic>
<disp-formula id="FD47">
<label>(47)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msubsup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ϕ</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>*</mml:mo></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>ϕ</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>that along the associate operator
<disp-formula id="FD48">
<label>(48)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>ϕ</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>〉</mml:mo>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>ϕ</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>considerably simplifies the quantum problem to be solved. Let’s illustrate this by firstly quoting that Fock-Dirac density operator of <xref ref-type="disp-formula" rid="FD48">Equation (48)</xref> has two fundamental properties, namely:
<list list-type="simple">
<list-item>
<p>○ The idempotency
<disp-formula id="FD49">
<label>(49)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>ϕ</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">〉</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>ϕ</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>ϕ</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">︸</mml:mo></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mo stretchy="false">〈</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>ϕ</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>ϕ</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>〉</mml:mo>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>ϕ</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p></list-item>
<list-item>
<p>○ The normal additivity, see <xref ref-type="disp-formula" rid="FD33">Equations (33)</xref>
<disp-formula id="FD50">
<label>(50)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtext>Tr</mml:mtext>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mtext>Tr</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>ϕ</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>〉</mml:mo>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>ϕ</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mtext>Tr</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mo>Λ</mml:mo>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:math></disp-formula></p></list-item></list>while having the corresponding coordinate integral representations:
<list list-type="simple">
<list-item>
<p>○ Kernel multiplicity
<disp-formula id="FD51">
<label>(51)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>″</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>″</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>″</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p></list-item>
<list-item>
<p>○ Many-body normalization
<disp-formula id="FD52">
<label>(52)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p></list-item></list></p>
<p>Remarkably, the last two identities may serve as the constraints when minimizing the above Hamiltonian average, here appropriately rewritten employing <xref ref-type="disp-formula" rid="FD44">Equations (44)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="FD46">(46)</xref>, and where all external applied potential, were resumed under generic <italic>V</italic> (<italic>x</italic><sub>1</sub>) quantity producing the actual so called <italic>Hartree-Fock trial density matrix energy functional</italic>
<disp-formula id="FD53">
<label>(53)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mo>∇</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:math></disp-formula>obeying the (Lagrange) variational principle
<disp-formula id="FD54">
<label>(54)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr columnalign="left">
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr columnalign="left">
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>α</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>″</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>″</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>″</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr columnalign="left">
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math></disp-formula></p>
<p>Performing the functional derivative respecting the Fock-Dirac electron density in (54) one gets the equivalent expression
<disp-formula id="FD55">
<label>(55)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>α</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>α</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mi>α</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>which eventually transcribes at the operatorial level as
<disp-formula id="FD56">
<label>(56)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>α</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>α</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>α</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mi>δ</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math></disp-formula>with 
<inline-formula>
<mml:math>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mi>δ</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> staying for the operator of the delta-Dirac matrix <italic>δ</italic>(<italic>x</italic>′<sub>1</sub> – <italic>x</italic><sub>1</sub>), with <italic>F̂</italic> the Fock corresponding to the coordinate matrix representation [<xref ref-type="bibr" rid="b3-ijms-10-04816">3</xref>]
<disp-formula id="FD57">
<label>(57)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mo>∇</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">︸</mml:mo></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">EXCHANGE</mml:mtext>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mtext mathvariant="italic">CONTRIBUTION</mml:mtext></mml:mrow></mml:munder></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>Giving the idempotency property of <xref ref-type="disp-formula" rid="FD49">Equation (49)</xref>, through multiplying <xref ref-type="disp-formula" rid="FD56">Equation (56)</xref> on its right side with the Fock-Dirac density operator
<disp-formula id="FD58a">
<label>(58a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>α</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>α</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">︸</mml:mo></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>α</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mi>δ</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math></disp-formula>while doing the same on left side
<disp-formula id="FD58b">
<label>(58b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">︸</mml:mo></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>α</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>α</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>α</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mi>δ</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math></disp-formula>and subtracting the results, one gets the equation
<disp-formula id="FD59a">
<label>(59a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math></disp-formula>that is equivalently of saying that Fock energy operator commutes with the Fock-Dirac density operator
<disp-formula id="FD59b">
<label>(59b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mo>⌊</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mo>⌋</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math></disp-formula>meaning that they both admit the same set of eigen-functions. This is nevertheless the gate for obtaining the density (matrix) functional energy expressions by means of finding the density (matrix) eigen-solutions only.</p>
<p>Yet, condition (59b) is indeed a workable (reduced) condition raised from optimization of the averaged Hamiltonian of a many-electronic system, since the more general one referring to the whole Hamiltonian, known as the <italic>Liouville or Neumann equation</italic>, is obtained employing the temporal Schrödinger equation:
<disp-formula id="FD60">
<label>(60)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>φ</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>φ</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>to the evolution equation of Fock-Dirac density operator evolution
<disp-formula id="FD61a">
<label>(61a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>φ</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>φ</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>φ</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">︸</mml:mo></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>φ</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">〉</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:munder></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>φ</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>φ</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">〉</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>φ</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">︸</mml:mo></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>φ</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:munder></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>φ</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>φ</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>φ</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>φ</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>Lastly, it should be noted that all above properties may be rewritten since considering the <italic>mixed p-order reduced matrix</italic> with the form
<disp-formula id="FD61b">
<label>(61b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mi>p</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mi>p</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>as a natural extension of the pure states. However, the sample statistical effects may be better considered by further expressing the electronic density operator and its matrix, the associate equation and the properties for systems in thermodynamic equilibrium (with environment) – a matter addressed in next section.</p></sec>
<sec>
<label>2.2.</label>
<title>Canonical Density, Bloch Equation, and the Need of Path Integral</title>
<p>For a quantum system obeying the <italic>N</italic>-mono-electronic eigen-equations
<disp-formula id="FD62">
<label>(62)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>φ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>φ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>the probability of finding one particle in the state |φ<italic><sub>k</sub></italic>〉 at thermodynamical equilibrium with others, while all states are considered as a closed supra-system with no mass or charge transfer allowed, is given by the canonical distribution [<xref ref-type="bibr" rid="b36-ijms-10-04816">36</xref>]
<disp-formula id="FD63">
<label>(63)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>providing the <italic>mixed Fock-Dirac density</italic> with the form
<disp-formula id="FD64">
<label>(64)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>φ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">︸</mml:mo></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>φ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>φ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>φ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>φ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>φ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>φ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mtext>exp</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>*</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">︸</mml:mo></mml:munder>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:munder></mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">︸</mml:mo></mml:munder>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:munder>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>This is a very interesting and important result motivating the quantum statistical approach in determining the density of states since it corresponds to the <italic>N</italic>-sample particles throughout a simple <italic>N</italic>-multiplication. Note that <xref ref-type="disp-formula" rid="FD64">Equation (64)</xref> is in full agreement with that introduced in <xref ref-type="disp-formula" rid="FD12">Equation (12)</xref>, and very well suited for handling since respecting the DFT custom normalization of <xref ref-type="disp-formula" rid="FD2">Equation (2)</xref>, while its normalization factor, the partition function <italic>Z</italic>(<italic>β</italic>), follows from such constraint with the consecrated expression
<disp-formula id="FD65">
<label>(65)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mtext>Tr</mml:mtext>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:math></disp-formula></p>
<p>The recognized importance of partition functions in computing the internal energy as the average of the Hamiltonian of the system:
<disp-formula id="FD66">
<label>(66)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mtext>Tr</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mtext>Tr</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mtext>ln</mml:mtext>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>or to evaluate the free energy of the system
<disp-formula id="FD67">
<label>(67)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mtext>ln</mml:mtext>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>is thus transferred to the knowledge of the closed evolution amplitude 〈<italic>x|e<sup>–βĤ</sup></italic>|<italic>x〉</italic>, that at its turn is based on the <italic>genuine</italic> (not-normalized) <italic>density operator</italic>
<disp-formula id="FD68">
<label>(68)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>⊗</mml:mo></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>sometimes called also like <italic>canonic density operator</italic>.</p>
<p>The great importance of density operator of <xref ref-type="disp-formula" rid="FD68">Equation (68)</xref> is immediately visualized in three ways:
<list list-type="simple">
<list-item>
<p>○ It identifies the evolution operator
<disp-formula id="FD69">
<label>(69)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>on the ground of Wick equivalence relationship of <xref ref-type="disp-formula" rid="FD10">Equation (10)</xref>, which allows the transformation of the Schrödinger into Heisenberg or Interaction pictures for appropriately describing the quantum interactions [<xref ref-type="bibr" rid="b53-ijms-10-04816">53</xref>];</p></list-item>
<list-item>
<p>○ It produces the so called <italic>Bloch equation</italic> [<xref ref-type="bibr" rid="b21-ijms-10-04816">21</xref>] by taking its <italic>β</italic> derivative
<disp-formula id="FD70a">
<label>(70a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>⊗</mml:mo></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>⊗</mml:mo></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>that identifies with the Schrödinger equation for genuine density operator
<disp-formula id="FD70b">
<label>(70b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>⊗</mml:mo></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>⊗</mml:mo></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>through the same Wick transformation given by <xref ref-type="disp-formula" rid="FD10">Equation (10)</xref>, thus providing the quantum-mechanically to quantum-statistical equivalence;</p></list-item>
<list-item>
<p>○ Fulfills the (short times, higher temperature) so called Markovian limiting condition</p></list-item></list>
<disp-formula id="FD71">
<label>(71)</label>
<mml:math display="block">
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mtext>lim</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:munder>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>⊗</mml:mo></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:math></disp-formula>a very useful constraint for developing either the perturbation or the variational formalism respecting electronic density and/or partition function, see below.</p>
<p>In the frame of coordinate representation the Bloch problem, <italic>i.e.</italic>, the differential equation together with the initial (Cauchy) condition, looks like
<disp-formula id="FD72">
<label>(72)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr columnalign="left">
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>⊗</mml:mo></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:msub>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>⊗</mml:mo></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr columnalign="left">
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mtext>lim</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:munder>
<mml:msub>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>⊗</mml:mo></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>Solution of this system is a great task in general, unless the perturbation method is undertaken for writing the Hamiltonian as the sum of free and small interaction components
<disp-formula id="FD73">
<label>(73)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:math></disp-formula>for which the free Hamiltonian solution is completely known, say
<disp-formula id="FD74">
<label>(74)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>In these conditions, one may firstly write
<disp-formula id="FD75">
<label>(75)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mfrac>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>⊗</mml:mo></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>⊗</mml:mo></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msup>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>⊗</mml:mo></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">︸</mml:mo></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>⊗</mml:mo></mml:msub></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>⊗</mml:mo></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>⊗</mml:mo></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>⊗</mml:mo></mml:msub></mml:math></disp-formula>where the inter-Hamiltonian components were considered to freely commute as <italic>per wish</italic>; then, the <xref ref-type="disp-formula" rid="FD75">Equation (75)</xref> is integrated on the realm [0, <italic>β</italic>] to get
<disp-formula id="FD76">
<label>(76)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>⊗</mml:mo></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>⊗</mml:mo></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>that may be rearranged under the perturbative fashion
<disp-formula id="FD77">
<label>(77)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>⊗</mml:mo></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>⊗</mml:mo></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:math></disp-formula>in the form reminding by the <italic>Lippmann-Schwinger equation</italic> for the perturbed dynamical wave-function [<xref ref-type="bibr" rid="b32-ijms-10-04816">32</xref>], with <italic>ρ̂</italic><sub>0</sub> (<italic>β − β</italic>′) playing the role of the retarded Green function <italic>G</italic><sub>0</sub> (<italic>t<sub>b</sub></italic> – <italic>t<sub>a</sub></italic>) [<xref ref-type="bibr" rid="b34-ijms-10-04816">34</xref>]. Yet, expression (77) may be further generalized for the <italic>p</italic>-order approximation by choosing various <italic>p</italic>-paths of spanning the statistical realm [0, <italic>β</italic>] by intermediate sub-intervals
<disp-formula id="FD78">
<label>(78)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>&gt;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>&gt;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>&gt;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>&gt;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>&gt;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></disp-formula>thus leaving with the expansion
<disp-formula id="FD79">
<label>(79)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>⊗</mml:mo></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>×</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>⋯</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:msub><mml:malignmark/>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>correspondingly written in coordinate representation
<disp-formula id="FD80">
<label>(80)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>⊗</mml:mo></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>×</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>⋯</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∏</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>×</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>⋯</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>once a parallel slicing of the spatial interval [<italic>x</italic>', <italic>x</italic>] is considered through the subdivisions
<disp-formula id="FD81">
<label>(81)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>&gt;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:mo>&gt;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>&gt;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>&gt;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:math></disp-formula></p>
<p>Such slicing procedure in solving the Bloch <xref ref-type="disp-formula" rid="FD72">equation (72)</xref> for canonic density solution (80) seems an elegant way of avoiding the self-consistent <xref ref-type="disp-formula" rid="FD77">equation (77)</xref>. Therefore, it may further employed through reconsidering the problem (72) in a slightly modified variant, namely within the temporal approach
<disp-formula id="FD82">
<label>(82)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr columnalign="left">
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>⊗</mml:mo></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>⊗</mml:mo></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr columnalign="left">
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>⊗</mml:mo></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where the variable <italic>u</italic> = <italic>ħβ</italic> was considered for the time dimension.</p>
<p>Now, in the first instance, the new problem (82) has the <italic>formal</italic> total solution
<disp-formula id="FD83">
<label>(83)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>⊗</mml:mo></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>that being of exponential type allows for direct slicing through factorization. That is, when considering the space partition given by coordinate cuts of (81), and assuming that the times flows equally on each sub-interval in quota of <italic>ε</italic>, <italic>u</italic> = (<italic>n +</italic> 1)<italic>ε</italic>, the density solution (83) may be written as a product of intermediary solutions towards the path integral representation
<disp-formula id="FD84">
<label>(84)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>⊗</mml:mo></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munderover>
<mml:mo>∏</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>ε</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>⋯</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>⊗</mml:mo></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>⊗</mml:mo></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>⋯</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>⊗</mml:mo></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∏</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo stretchy="false">→</mml:mo>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mo>Λ</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where the chained covariant density product was introduced
<disp-formula id="FD85">
<label>(85)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mo>Λ</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mtext>lim</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mrow>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:munder>
<mml:msub>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>⊗</mml:mo></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>⊗</mml:mo></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>⋯</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>⊗</mml:mo></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>along the extended integration metric
<disp-formula id="FD86">
<label>(86)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mtext>lim</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munder>
<mml:munderover>
<mml:mo>∏</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>The general canonic solution (84) is viewed as the path integral solution for the Bloch <xref ref-type="disp-formula" rid="FD82">equation (82)</xref>, being therefore as a necessity when looking to general solutions for a given Hamiltonian; it gives the general solution for electronic density (68) since accounting for all path connecting two end-points either in space and time (or temperatures) through in principle an infinite intermediary points; this way the resulted path integral comprises all quantum information contained by the particle’ evolution between two states in thermodynamical equilibrium with environment (or the other mono-particle states). However, once having the canonical density evaluated by its path integral, the associate mixed density matrix may be immediately written employing the operatorial form (64) to the actual spatial representation
<disp-formula id="FD87">
<label>(87)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>⊗</mml:mo></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></disp-formula>with the path integral based partition function written in accordance with <xref ref-type="disp-formula" rid="FD65">Equation (65)</xref>
<disp-formula id="FD88">
<label>(88)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>⊗</mml:mo></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>assuring the preservation of the general DFT normalization condition
<disp-formula id="FD89">
<label>(89)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mi>ρ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:math></disp-formula></p>
<p>This way, the general algorithm linking the path integral to the density matrix and to the electronic density, most celebrated DFT quantity in computing various density functionals (energies, reactivity indices) for characterizing chemical structure and reactivity – was established, while emphasizing the basic role the path integral evaluation has towards a conceptual understanding of many-electronic quantum systems in their dynamics and interaction.</p>
<p>Being thus established the role and usefulness of path integral in density functional theory the next section will give more insight in appropriately defining (constructing) path integral such that to further facilitate its practical evaluation for electronic systems of physical-chemical interest.</p></sec></sec>
<sec>
<label>3.</label>
<title>Feynman’s Path Integral of Evolution Amplitude</title>
<sec>
<label>3.1.</label>
<title>Construction of the General Path Integral</title>
<p>Through reconsidering the slicing of (81) also for the time interval [<italic>t<sub>b</sub></italic>, <italic>t<sub>a</sub></italic>]
<disp-formula id="FD90">
<label>(90)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>&gt;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>&gt;</mml:mo>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:mo>&gt;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>&gt;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>&gt;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:math></disp-formula>with the spatial ending points recalled as <italic>x</italic>′ = <italic>x<sub>b</sub></italic>, <italic>x</italic> = <italic>x<sub>a</sub></italic> the quantum propagator of <xref ref-type="disp-formula" rid="FD9">Equation (9)</xref>, within the Wick equivalence (10)
<disp-formula id="FD91">
<label>(91)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="true">|</mml:mo>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">|</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">〉</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>may be firstly rewritten in terms of associate evolution operator
<disp-formula id="FD92">
<label>(92)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>to successively become
<disp-formula id="FD93">
<label>(93)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="true">|</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="true">|</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">〉</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="true">|</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="true">|</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">〉</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munderover>
<mml:mo>∏</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∏</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where the last form was obtained when <italic>n</italic>-times the complete eigen-coordinate set
<disp-formula id="FD94">
<label>(94)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>〉</mml:mo>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover></mml:math></disp-formula>was introduced for each pair of events with the elementary propagator between them
<disp-formula id="FD95">
<label>(95)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">|</mml:mo>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="true">|</mml:mo>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>on the elementary time interval
<disp-formula id="FD96">
<label>(96)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo>&gt;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math></disp-formula></p>
<p>Now, the elementary quantum evolution amplitude (95) is to be evaluated, firstly by reconsidering the eigen-coordinate unitary operator, in the working form
<disp-formula id="FD97">
<label>(97)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>to separate the operatorial Hamiltonian contributions to the kinetic and potential ones
<disp-formula id="FD98">
<label>(98)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:math></disp-formula>yielding:
<disp-formula id="FD99">
<label>(99)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>≅</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">|</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mo stretchy="true">|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where we have used the first order limitation of the Baker-Hausdorff formula
<disp-formula id="FD100">
<label>(100)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">︸</mml:mo></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>≅</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:munder></mml:math></disp-formula>by assuming the second order of elementary time intervals as vanishing
<disp-formula id="FD101">
<label>(101)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msup>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo>≅</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math></disp-formula></p>
<p>Next, each obtained working energetic contribution is separately evaluated: for kinetic contribution the insertion of the momentum complete eigen-set
<disp-formula id="FD102">
<label>(102)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover> 
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub> </mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>yields
<disp-formula id="FD103">
<label>(103)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">︸</mml:mo></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:munder>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">︸</mml:mo></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>while for potential elementary amplitude one gets
<disp-formula id="FD104">
<label>(104)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub> </mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">|</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mo stretchy="true">|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">︸</mml:mo></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>δ</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>δ</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></disp-formula>With relations (103) and (104) back in (100) the elementary propagator takes the form
<disp-formula id="FD105">
<label>(105)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>δ</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub> </mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow> </mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>Replacing the elementary quantum amplitude (105) back into the global one given by <xref ref-type="disp-formula" rid="FD93">Equation (93)</xref>, it takes the form
<disp-formula id="FD106">
<label>(106)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>≅</mml:mo>
<mml:munderover>
<mml:mo>∏</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub> </mml:mrow></mml:mrow> </mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∏</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mi>ε</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∏</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub> </mml:mrow></mml:mrow> </mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∏</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub> </mml:mrow>
<mml:mi>ε</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow> </mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>which for an infinitesimal temporal partition, <italic>i.e.</italic>
<disp-formula id="FD107">
<label>(107)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math></disp-formula>behaves like the <italic>Feynman path integral</italic> of the quantum propagator [<xref ref-type="bibr" rid="b37-ijms-10-04816">37</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="b40-ijms-10-04816">40</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="b41-ijms-10-04816">41</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="b54-ijms-10-04816">54</xref>–<xref ref-type="bibr" rid="b60-ijms-10-04816">60</xref>]
<disp-formula id="FD108">
<label>(108)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>≡</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>through considering the limiting notations for the path integral measure
<disp-formula id="FD109">
<label>(109)</label>
<mml:math display="block">
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mtext>lim</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∏</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∏</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>≡</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>and for the involved action
<disp-formula id="FD110">
<label>(110)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mtext>lim</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:munder>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mi>ε</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mo>≡</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>96</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</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:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>Note that the results (108)–(110) give similar quantum information for the quantum evolution of a system as previously found with the mean of density matrix (84)–(86), yet in a more formal and general way throughout accounting all histories (possibilities for linking two events in time-space) for a quantum evolution [<xref ref-type="bibr" rid="b61-ijms-10-04816">61</xref>–<xref ref-type="bibr" rid="b63-ijms-10-04816">63</xref>]
<disp-formula id="FD111">
<label>(111)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>thus being suitable to be implemented in the <italic>N</italic>-particle density functional scheme (87)–(89) once it is analytically computed.</p>
<p>For achieving such goal, a more practical form of the Feynman integral may be obtained once the Hamiltonian is implemented as
<disp-formula id="FD112">
<label>(112)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>V</mml:mi>
<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:math></disp-formula>leaving the action (110) unfolded as
<disp-formula id="FD113">
<label>(113)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mi>ε</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mi>ε</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>from where the momentum integrals in (109) is immediately solved to be
<disp-formula id="FD114">
<label>(114)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mi>ε</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ε</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt></mml:math></disp-formula>by formally applying the Poisson formula
<disp-formula id="FD115">
<label>(115)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>Ξ</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mo>Ξ</mml:mo></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt>
<mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>The remaining quantum evolution amplitude reads as the spatial path integral only
<disp-formula id="FD116">
<label>(116)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∏</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∏</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ε</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mi>ε</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:munderover>
<mml:mo>∏</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mi>ε</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>assuming the actual modified measure of integration
<disp-formula id="FD117">
<label>(117)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>≡</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mtext>lim</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:munder></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:munderover>
<mml:mo>∏</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>and the working action
<disp-formula id="FD118">
<label>(118)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>V</mml:mi>
<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:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>Note that when the partition function (88) is under consideration, other path integral out of (116) has to be introduced by means of closed space coordinates, namely
<disp-formula id="FD119">
<label>(119)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>″</mml:mo></mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>noting the new integration measure
<disp-formula id="FD120">
<label>(120)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>″</mml:mo></mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>≡</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mtext>lim</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munder></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∏</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>Therefore, at the first instance, some of the main advantages dealing with path integrals relay on following features:
<list list-type="simple">
<list-item>
<p>○ Attractive conceptual representation of dynamical quantum processes without operatorial excursion;</p></list-item>
<list-item>
<p>○ Allows for quantum fluctuation description in analogy with thermic description, through changing the temporal intervals with the thermodynamical temperature by means of Wick transformation (10), <italic>i.e.</italic>, transforming quantum mechanical (QM) into quantum statistical (QS) propagators</p></list-item></list>
<disp-formula id="FD121a">
<label>(121a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow> </mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">↓</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac> </mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable> </mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr> </mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD121b">
<label>(121b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover> 
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow> </mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>from where the immediate writing of the associate QS-partition function
<disp-formula id="FD121c">
<label>(121c)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>″</mml:mo></mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow> </mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>having both QS objects written as the effect of transforming the <italic>canonical Lagrangean</italic> of action into the so called <italic>Euclidian</italic> one
<disp-formula id="FD121d">
<label>(121d)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msup>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover> 
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></disp-formula>analogously with the fact the Euclidian metric has all its diagonal terms positively defined.</p>
<p>Yet, the connection of the path integrals of propagators with the Schrödinger quantum formalism is to be revealed next.</p></sec>
<sec>
<label>3.2.</label>
<title>Schrödinger Equation from Path Integral</title>
<p>There are two ways for showing the propagator path integral links with Schrödinger equation.</p>
<sec>
<label>3.2.1.</label>
<title>Propagator’s Equation</title>
<p>Firstly, by employing one of the above path integral, say that of <xref ref-type="disp-formula" rid="FD116">Equation (116)</xref> with <xref ref-type="disp-formula" rid="FD118">(118)</xref>
<disp-formula id="FD122">
<label>(122)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>to perform the derivative
<disp-formula id="FD123">
<label>(123)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo>δ</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow><mml:malignmark/>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">︸</mml:mo></mml:munder>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:munder>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">︸</mml:mo></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>≠</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">︸</mml:mo></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:munder></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">︸</mml:mo></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>Similarly for the second derivative we have
<disp-formula id="FD124">
<label>(124)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mfrac>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></disp-formula>while for time derivative we obtain
<disp-formula id="FD125">
<label>(125)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mfrac>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></disp-formula>by recalling the Hamilton-Jacobi equation of motion in the form
<disp-formula id="FD126">
<label>(126)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>Now, there is immediate that for a Hamiltonian of the form (112) one gets through multiplying both its side with the propagator (122) and then considering the relations (124) and (126), respectively, one leaves with the Schrödinger type equation for the path integral
<disp-formula id="FD127">
<label>(127)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>Remarkably, besides establishing the link with the Schrödinger picture, <xref ref-type="disp-formula" rid="FD127">equation (127)</xref> tells something more important, namely that the wave function itself, <italic>i.e.</italic>, Ψ(<italic>x<sub>b</sub></italic>, <italic>t<sub>b</sub></italic>), may be replaced (and generalized as well) by the quantum propagator (<italic>x<sub>b</sub></italic>, <italic>t<sub>b</sub></italic>; <italic>x<sub>a</sub></italic>, <italic>t<sub>a</sub></italic>); this has a crucial consequence since the propagator is providing the <italic>N</italic>-electronic density in the directly and elegantly manner prescribed by the algorithm (87)–(89), here actualized as
<disp-formula id="FD128">
<label>(128)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></disp-formula>with partition function given as in (119), assuring for the correct <italic>N</italic>-representability (DFT) constraint:
<disp-formula id="FD129">
<label>(129)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>thus nicely replacing the complicated many-body wave function calculations.</p>
<p>Nevertheless, the path integral formalism is able to provide also <italic>the exact</italic> Schrödinger equation for the wave function, as will be shown in the sequel.</p></sec>
<sec>
<label>3.2.2.</label>
<title>Wave Function’s Equation</title>
<p>The starting point is the manifested <italic>equivalence</italic> between the path integral propagator and the Green function, with the role in transforming the wave-function registered on a space-time event into other one, either in the future of past quantum evolution. Here we consider only retarded phenomena modeled by the propagator
<disp-formula id="FD130">
<label>(130)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></disp-formula>which in accordance with the very beginning path integral construction, the slicing (90) and the relation (91), implies the existence of the so called <italic>quantum Huygens principle of wave-packet propagatio</italic>n [<xref ref-type="bibr" rid="b64-ijms-10-04816">64</xref>]
<disp-formula id="FD131">
<label>(131)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>ψ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>ψ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>&gt;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:math></disp-formula></p>
<p>Yet, we will employ <xref ref-type="disp-formula" rid="FD131">Equation (131)</xref> for an <italic>elementary</italic> propagator, modeling the quantum evolution presented in <xref ref-type="fig" rid="f1-ijms-10-04816">Figure 1</xref>, thus behaving like
<disp-formula id="FD132a">
<label>(132a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>ψ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mi>ψ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>ξ</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:math></disp-formula>where <italic>A</italic> plays the role of the normalization constant in (132a) to assure the convergence of the wave function wave-packet. <xref ref-type="disp-formula" rid="FD132a">Equation (132a)</xref> may be still transformed employing the geometrical relation
<disp-formula id="FD133a">
<label>(133a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>ξ</mml:mi></mml:math></disp-formula>to compute the space and velocity averages
<disp-formula id="FD133b">
<label>(133b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>ξ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>ξ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD133c">
<label>(133c)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mi>ε</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>ξ</mml:mi>
<mml:mi>ε</mml:mi></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>respectively, while changing the variable
<disp-formula id="FD133d">
<label>(133d)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>ξ</mml:mi></mml:math></disp-formula>to furnish the actual form
<disp-formula id="FD132b">
<label>(132b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>ψ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>˜</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ξ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>ξ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mi>ψ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>ξ</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>ξ</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>˜</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>ε</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>ξ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>ξ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>ψ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>ξ</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>ξ</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where Lagrangean was considered with its canonical form, as in (118), and the new constant factor was considered assimilating the minus sign of (133d).</p>
<p>Next, since noting the square dependence of <italic>ξ</italic> in (132b) there will be assumed the series expansion in coordinate (<italic>ξ</italic>) and time (<italic>ε</italic>) elementary steps restrained to the second and first order, respectively, being the time interval cut-off in accordance with the general (101) prescription. Thus we firstly have
<disp-formula id="FD134a">
<label>(134a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>ψ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>ξ</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>≅</mml:mo>
<mml:mi>ψ</mml:mi>
<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:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>ξ</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi>ψ</mml:mi>
<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:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>ξ</mml:mi>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ξ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi>ψ</mml:mi>
<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:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>ξ</mml:mi>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD134b">
<label>(134b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>ψ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>≅</mml:mo>
<mml:mi>ψ</mml:mi>
<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:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi>ψ</mml:mi>
<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:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD134c">
<label>(134c)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>ξ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>≅</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
<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:math></disp-formula>and the form (132b) successively rearranges:
<disp-formula id="FD135">
<label>(135)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>ψ</mml:mi>
<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:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi>ψ</mml:mi>
<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:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>˜</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>ε</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>ξ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
<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:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ψ</mml:mi>
<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:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>ξ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi>ψ</mml:mi>
<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:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ξ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi>ψ</mml:mi>
<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:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>ξ</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>˜</mml:mo></mml:mover>
<mml:mi>ψ</mml:mi>
<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:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>ε</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>ξ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>ξ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>˜</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi>ψ</mml:mi>
<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:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ξ</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>ε</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>ξ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>ξ</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>˜</mml:mo></mml:mover>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi>ψ</mml:mi>
<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:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ξ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>ε</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>ξ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>ξ</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>˜</mml:mo></mml:mover>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
<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:mi>ψ</mml:mi>
<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:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>ε</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>ξ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>ξ</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>˜</mml:mo></mml:mover>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
<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:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi>ψ</mml:mi>
<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:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ξ</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>ε</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi>ξ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>ξ</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where the mixed orders producing a total order beyond the maximum equal two have been neglected, <italic>e.g.</italic>, <italic>εξ</italic><sup>2</sup> ≅ 0, and were we arranged the exponentials under integrals of Gaussian type (<italic>i.e.</italic>, employing the identity –<italic>i</italic> =1/ <italic>i</italic>). Now, the integrals appearing on (135) are of Poisson type of various orders and, assuming the notation:
<disp-formula id="FD136">
<label>(136)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo>≡</mml:mo>
<mml:mo>Ξ</mml:mo></mml:math></disp-formula>are solved as:
<disp-formula id="FD137a">
<label>(137a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>ε</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>ξ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>ξ</mml:mi>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>Ξ</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>ξ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>ξ</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mo>Ξ</mml:mo></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD137b">
<label>(137b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ξ</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>ε</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>ξ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>ξ</mml:mi>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>Ξ</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>ξ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>ξ</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD137c">
<label>(137c)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ξ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>ε</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>ξ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>ξ</mml:mi>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ξ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>Ξ</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>ξ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>ξ</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>Ξ</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mo>Ξ</mml:mo></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>With these the expression (135) simplifies to
<disp-formula id="FD138">
<label>(138)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>ψ</mml:mi>
<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:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi>ψ</mml:mi>
<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:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>˜</mml:mo></mml:mover>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
<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:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>ψ</mml:mi>
<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:math></disp-formula>which in the limit <italic>ε</italic> → 0, commonly for path integrals, leaves with identity
<disp-formula id="FD139a">
<label>(139a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>ψ</mml:mi>
<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:mo>=</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mtext>lim</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>˜</mml:mo></mml:mover>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>ψ</mml:mi>
<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:math></disp-formula>from where the convergence constant of path integral (132b) is found
<disp-formula id="FD139b">
<label>(139b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>˜</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt></mml:math></disp-formula>recovering the previous form, see <xref ref-type="disp-formula" rid="FD114">Equation (114)</xref>, thus confirming the consistency of the present approach. Nevertheless, with the constant (139b) back in (138) we get the equivalent forms
<disp-formula id="FD140">
<label>(140)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>ψ</mml:mi>
<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:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi>ψ</mml:mi>
<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:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>ψ</mml:mi>
<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:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi>ψ</mml:mi>
<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:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi>ε</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
<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:mi>ψ</mml:mi>
<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:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>⇔</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi>ψ</mml:mi>
<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:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi>ψ</mml:mi>
<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:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi>V</mml:mi>
<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:mi>ψ</mml:mi>
<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:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>⇔</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi>ψ</mml:mi>
<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:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>V</mml:mi>
<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:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>ψ</mml:mi>
<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:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>being the last one identical with the Schrödinger wave function equation.</p>
<p>Thus it was therefore thoroughly proven that the Feynman path integral may be reduced to the quantum wave-packet motion while carrying also the information that connects coupled events across the paths’ evolution, being by all of these a general approach of quantum mechanics and statistics.</p>
<p>The next section will deal with presenting practical application/calculation of the path integrals for fundamental quantum systems, <italic>e.g.</italic>, the free and harmonic oscillator motions.</p></sec></sec>
<sec>
<label>3.3.</label>
<title>Calculation of Path Integrals. Basic Applications</title>
<sec>
<label>3.3.1.</label>
<title>Path Integrals’ Properties</title>
<p>There are three fundamental properties most useful for path integral calculations [<xref ref-type="bibr" rid="b65-ijms-10-04816">65</xref>].
<list list-type="roman-upper">
<list-item>
<p>Firstly, one may combine the two above Schrödinger type bits of information about path integrals: the fact that propagator itself (<italic>x<sub>b</sub></italic>, <italic>t<sub>b</sub></italic>; <italic>x<sub>a</sub></italic>, <italic>t<sub>a</sub></italic>) obeys the Schrödinger equation, see <xref ref-type="disp-formula" rid="FD127">Equation (127)</xref>, thus behaving like a sort of wave-function, and the fact that Schrödinger equation of the wave-function is recovered by the quantum Huygens principle of wave-packet propagation, see <xref ref-type="disp-formula" rid="FD131">Equation (131)</xref>. Thus it makes sense to rewrite <xref ref-type="disp-formula" rid="FD131">Equation (131)</xref> with the propagator instead of wave-function obtaining the so called <italic>group property for propagators</italic>
<disp-formula id="FD141">
<label>(141)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>&gt;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>&gt;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:math></disp-formula>which, nevertheless, may be recursively applied until covering the entire time slicing of the interval [<italic>t<sub>a</sub></italic>, <italic>t<sub>b</sub></italic>] as given in (90)
<disp-formula id="FD142">
<label>(142)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>⋯</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∏</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></disp-formula>while remarking the absence of time intermediate integration.</p></list-item>
<list-item>
<p>Secondly, from the Huygens principle (131) there is abstracted also the limiting delta Dirac-function for a propagator connecting two space events simultaneously
<disp-formula id="FD143">
<label>(143)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></disp-formula>that is immediately proofed out
<disp-formula id="FD144">
<label>(144)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>ψ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mi>ψ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mi>ψ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:math></disp-formula>This property is often used as the analytical check once a path integral propagator is calculated for a given system.</p></list-item>
<list-item>
<p>Thirdly, and perhaps most practically, one would like to be able to solve the path integrals, say with canonical Lagrangean form (121a), in more direct way than to consider all multiple integrals involved by the measure (117).</p></list-item></list></p>
<p>Hopefully, this is possible working out the quantum fluctuations along the classical path connecting two space-time events. In other words, worth to disturb the classical path <italic>x<sub>cl</sub></italic> (<italic>t</italic>) by the quantum fluctuations <italic>δx</italic>(<italic>t</italic>) to obtain the quantum evolution path
<disp-formula id="FD145a">
<label>(145a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></disp-formula>with its temporal derivation
<disp-formula id="FD145b">
<label>(145b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>Very important, note that the quantum fluctuation vanishes at the end-points of the evolution path since “meeting” with the classical (observed) path, see <xref ref-type="fig" rid="f2-ijms-10-04816">Figure 2</xref>
<disp-formula id="FD145c">
<label>(145c)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></disp-formula>being these constraints known as the <italic>Dirichlet boundary conditions</italic>.</p>
<p>Now, one aims to separate the classical by the quantum fluctuation contributions also in the path integral propagator. Fortunately, this is possible for enough large class of potentials, more precisely for quadratic Lagrangeans of general type
<disp-formula id="FD146">
<label>(146)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>α</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>λ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>χ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>σ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>Actually, expanding the path integral action (118) around the classical path requires the expansion of its associate Lagrangean (146); so we get accordingly
<disp-formula id="FD147a">
<label>(147a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD147b">
<label>(147b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr columnalign="center">
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi>α</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">︸</mml:mo></mml:munder>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:munder>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">︸</mml:mo></mml:munder>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:munder>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi>α</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi>α</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>With the action (147b) one observes it practically <italic>separates</italic> into the classical and quantum fluctuation contributions; this has two major consequences:
<list list-type="simple">
<list-item>
<p>○ The classical action goes outside of the path integration by simply becoming the multiplication factor exp[(<italic>i</italic> / ħ)<italic>S<sub>cl</sub></italic>];</p></list-item>
<list-item>
<p>○ Since the remaining contribution since depends only on quantum fluctuation <italic>δx</italic>(<italic>t</italic>) it allows the changing of the integration measure
<disp-formula id="FD148">
<label>(148)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">︸</mml:mo></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>145</mml:mn>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:munder>
<mml:msup>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>In these circumstances the path integral propagator factorizes as
<disp-formula id="FD149">
<label>(149)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">︸</mml:mo></mml:munder>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:munder>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi>α</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">︸</mml:mo></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:munder></mml:math></disp-formula></p></list-item></list></p>
<p>Few conceptual comments are now compulsory based on the path integral form (149):
<list list-type="simple">
<list-item>
<p>○ It is clear that the quantum fluctuation term does not depend on ending space coordinates but only on their time coordinates, so that in the end will depend only on the time difference (<italic>t<sub>b</sub></italic> –<italic>t<sub>a</sub></italic>) since by means of energy conservation all the quantum fluctuation is a time-translation invariant, see for instance the Hamilton-Jacobi <xref ref-type="disp-formula" rid="FD126">Equation (126)</xref>; therefore it may be further resumed under the <italic>fluctuation factor</italic>
<disp-formula id="FD150">
<label>(150)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>≡</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi>α</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p></list-item>
<list-item>
<p>○ Looking at the terms appearing in the whole Lagrangean (146) and to those present on the factor (150) it seems that once the last is known for a given Lagrangean, say <italic>L</italic>, then the same is characterizing also the modified one with the terms that are not present in the forms (150), namely
<disp-formula id="FD151">
<label>(151)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>˜</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>λ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>χ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>σ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></disp-formula></p></list-item>
<list-item>
<p>○ The resulting working path integral of the propagator now simply reads
<disp-formula id="FD152">
<label>(152)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>and gives intuitive inside of what path integral formalism of quantum mechanics really does: corrects the classical paths by the <italic>quantum fluctuations resumed as the amplitude of the (semi) classical wave</italic>.</p></list-item></list></p>
<p>Next, the big challenge is to compute the above fluctuation factor (150); here there are two possible approaches. One is considering the fluctuations as a Fourier series expansion so that directly (although through enough involving procedure) solving the multiple integrals appearing in (150). This route was originally proposed by Feynman in his quantum mechanically devoted monograph [<xref ref-type="bibr" rid="b41-ijms-10-04816">41</xref>], and recently refined by Kleinert in an extended textbook [<xref ref-type="bibr" rid="b39-ijms-10-04816">39</xref>].</p>
<p>The second way is trickier, although with limitations, but it avoids performing the direct integration prescribed by (150), while being instructive since computing the quantum fluctuation again in terms of classical path action [<xref ref-type="bibr" rid="b65-ijms-10-04816">65</xref>], however through employing the present first two propagator properties, the group property (141) and the delta-Dirac limit (143), upon the quantum wave (152).</p>
<p>As such, combining the stipulated propagator properties, one starts by equivalently writing
<disp-formula id="FD153">
<label>(153)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>*</mml:mo></mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where the last identity follows since using the identity between the retarded (+) and advanced (–) Green functions [<xref ref-type="bibr" rid="b64-ijms-10-04816">64</xref>]
<disp-formula id="FD154">
<label>(154)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>*</mml:mo></mml:msup></mml:math></disp-formula>combined with the propagator-Green function relationship (130), while supplemented with the advanced propagator version
<disp-formula id="FD155">
<label>(155)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>Now, the propagators from (153) may be written immediately under the general form (152)
<disp-formula id="FD156a">
<label>(156a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD156b">
<label>(156b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>*</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mo>*</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>contributing in rewriting (153) as
<disp-formula id="FD157">
<label>(157)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>Next, assuming the notation
<disp-formula id="FD158">
<label>(158)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>≡</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>in the case its derivative <italic>ds</italic>(<italic>x</italic>) / <italic>dx</italic> is independent of <italic>x</italic> - then it goes out the integral (157) with the <italic>x</italic>-variable changed to <italic>s</italic>, leaving with the identity
<disp-formula id="FD159">
<label>(159)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">︸</mml:mo></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:munder></mml:math></disp-formula>from where the quantum fluctuation factor immediately follows with the analytical general form
<disp-formula id="FD160">
<label>(160)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msqrt>
<mml:munder>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>158</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>With expression (160) the propagator (152) is fully expressed in terms of classical action as
<disp-formula id="FD161a">
<label>(161a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:math></disp-formula>or in the more appealing form
<disp-formula id="FD161b">
<label>(161b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>usually referred to as the <italic>Van Vleck-Pauli-Morette formula</italic>, emphasizing on the importance of solving the classical problem for a given canonical Lagrangean [<xref ref-type="bibr" rid="b60-ijms-10-04816">60</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="b66-ijms-10-04816">66</xref>].</p>
<p>However, the path integral solution (161b) has to be used with two amendments:
<list list-type="simple">
<list-item>
<p>○ the procedure is valid only when the quantity (158), here rewritten in the spirit of (161b) as ∂<italic>S<sub>cl</sub></italic> (<italic>x<sub>b</sub></italic>, <italic>t<sub>b</sub></italic>; <italic>x<sub>a</sub></italic>, <italic>t<sub>a</sub></italic>)/∂<italic>x<sub>a</sub></italic>, performed respecting one end-point coordinate remains linear in the other space (end-point) coordinate <italic>x<sub>b</sub></italic>, so that the identity (159) holds; this is true for the quadratic Lagrangeans of type (146) but not when higher orders are involved, when the previously stipulated Fourier analysis has to be undertaken (one such case will be in foregoing sections presented).</p></list-item>
<list-item>
<p>○ In the case the formula (161b) is applicable, <italic>i.e.</italic>, when previous condition are fulfilled, the obtained result has to be still verified in recovering the delta-Dirac function by the limit
<disp-formula id="FD162">
<label>(162)</label>
<mml:math display="block">
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mtext>lim</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></disp-formula>in accordance with the implemented recipe, see <xref ref-type="disp-formula" rid="FD153">Equation (153)</xref>; usually this step is providing additional phase correction to the solution (161b).</p></list-item></list></p>
<p>The present algorithm is in next exemplified on two paradigmatic quantum problems: the free motion and the motion under harmonic oscillator influence. In each case the knowledge of the classical action will almost solve the entire path integral problem.</p></sec>
<sec>
<label>3.3.2.</label>
<title>Path Integral for Free Particle</title>
<p>Given a free particle with the Lagrangean
<disp-formula id="FD163">
<label>(163)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:math></disp-formula>it leads by means of Euler-Lagrange equation
<disp-formula id="FD164">
<label>(164)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mfrac>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>to the classical (Newtonian) motion
<disp-formula id="FD165a">
<label>(165a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¨</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math></disp-formula>with the obvious solution
<disp-formula id="FD165b">
<label>(165b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></disp-formula>fulfilling the boundary conditions
<disp-formula id="FD165c">
<label>(165c)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD165d">
<label>(165d)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:math></disp-formula>being these endpoints the states where the system is observable, <italic>i.e.</italic>, where the quantum fluctuations vanishes, see <xref ref-type="disp-formula" rid="FD145c">Equation (145c)</xref> and <xref ref-type="fig" rid="f2-ijms-10-04816">Figure 2</xref>.</p>
<p>Replacing solution (165b) back in Lagrangean (163) the classical action is immediately found
<disp-formula id="FD166">
<label>(166)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>Next, the quantity (158) is firstly evaluated in the spirit of (161b) as
<disp-formula id="FD167">
<label>(167)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></disp-formula>and recognized as linear in the other end-point space coordinate <italic>x<sub>b</sub></italic>. Thus, the formula (161b) may be applied, with the actual yield
<disp-formula id="FD168">
<label>(168)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>Finally, the result (168) has to be arranged so that to satisfy the limit (162) as well. For that we use the delta-Dirac representation
<disp-formula id="FD169">
<label>(169)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mi>π</mml:mi></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mtext>lim</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mi>π</mml:mi></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>Comparison between (168) and (169) leads with identification
<disp-formula id="FD170">
<label>(170)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>thus correcting the factor of (168) towards the correct limiting path integral solution
<disp-formula id="FD171">
<label>(171)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msqrt>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:msqrt>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>Remarkably, this solution is indeed identical with the Green function of the free particle, up to the complex factor of (130), thus confirming the reliability of the path integral approach. Moreover, beside of its foreground character in quantum mechanics, the present path integral of the free particle can be further used in regaining the energy quantification of free electrons in solid state (motion within the infinite high box) as well as the Bohr quantification for the continuous deformation of the path on the circle [<xref ref-type="bibr" rid="b39-ijms-10-04816">39</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="b65-ijms-10-04816">65</xref>].</p>
<p>Yet, these cases appeal the spectral representation of the quantum propagators and will not be treated here, being more suited for a dedicated monograph [<xref ref-type="bibr" rid="b67-ijms-10-04816">67</xref>].</p></sec>
<sec>
<label>3.3.3.</label>
<title>Path Integral for Harmonic Oscillator</title>
<p>The characteristic Lagrangean of the harmonic oscillator
<disp-formula id="FD172">
<label>(172)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi> </mml:mi></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:math></disp-formula>provides, when considered in the Euler-Lagrange <xref ref-type="disp-formula" rid="FD164">equation (164)</xref>, the classical equation of motion
<disp-formula id="FD173a">
<label>(173a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¨</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi> </mml:mi></mml:mrow></mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math></disp-formula>with the well known solution
<disp-formula id="FD173b">
<label>(173b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>specialized for the end-point events of motion as
<disp-formula id="FD174a">
<label>(174a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD174b">
<label>(174b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>In the same way as done for the free motion, see solution (165b), worth rewritten the actual classical solution (173b) in terms of relations (174), for instance as
<disp-formula id="FD175a">
<label>(175a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mtext>cos</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">︸</mml:mo></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">︸</mml:mo></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mtext>cos</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mtext>cos</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>or similarly as:
<disp-formula id="FD175b">
<label>(175b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mtext>cos</mml:mtext>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>On the other hand the classical action of the Lagrangean (172) looks like
<disp-formula id="FD176">
<label>(176)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¨</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¨</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">︸</mml:mo></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>173</mml:mn>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:munder></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:msub><mml:malignmark/>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>Now, in order to have classical action in terms of only space-time coordinate of the ending points, one has to replace the end-point velocities in (176) by the aid of relations (175a) and (175b) in which the current time is taken as the <italic>t</italic> = <italic>t<sub>b</sub></italic> and <italic>t</italic> = <italic>t<sub>a</sub></italic>, respectively; thus we firstly get
<disp-formula id="FD177a">
<label>(177a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mtext>cos</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD177b">
<label>(177b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mtext>cos</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>then we form the working products
<disp-formula id="FD178a">
<label>(178a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mtext>cos</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD178b">
<label>(178b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup>
<mml:mtext>cos</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi></mml:math></disp-formula>to finally replace them in expression (176) to obtain the computed classical action
<disp-formula id="FD179">
<label>(179)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>cos</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>Note that the correctness of <xref ref-type="disp-formula" rid="FD179">Equation (179)</xref> may also be checked by imposing the limit <italic>ω →</italic> 0 in which case the previous free motion has to be recovered; indeed by employing the consecrated limit
<disp-formula id="FD180">
<label>(180)</label>
<mml:math display="block">
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mtext>lim</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:math></disp-formula>one immediately gets
<disp-formula id="FD181">
<label>(181)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mtext>lim</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:munder>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mtext>lim</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">︸</mml:mo></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mtext>lim</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>cos</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">︸</mml:mo></mml:munder>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:munder></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>Such a kind of check is most useful and has to hold also for the quantum propagator as a whole. Going to determine it one has to reconsider the classical action (179) so that the quantity (158) is directly evaluated in the spirit of (161b) as
<disp-formula id="FD182">
<label>(182)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mtext>cos</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>thus again encountering the linearity case in the other end-point coordinate <italic>x<sub>b</sub></italic>. Being this the fortunate situation in which the previous expression (161b) for path integral computation may be applied with the harmonic oscillator result
<disp-formula id="FD183">
<label>(183)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>cos</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>Yet, as above was the case for the classical action itself, also the pre-exponential quantum fluctuation factor of (183a) has to overlap with that appearing in the path integral of free motion of <xref ref-type="disp-formula" rid="FD171">Equation (171)</xref> for the limit <italic>ω →</italic> 0
<disp-formula id="FD184">
<label>(184)</label>
<mml:math display="block">
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mtext>lim</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:munder>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>180</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi></mml:mrow></mml:munder>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt></mml:math></disp-formula></p>
<p>Thus we have to adjust the propagator (183) with the exponential pre-factor corrected with the complex factor “<italic>i</italic>”
<disp-formula id="FD185">
<label>(185)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>cos</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>This is the sought propagator of the (electronic) motion under the harmonic oscillating potential, computed by means of path integral; it provides the canonical density to be implemented in the DFT algorithm (128), (129)
<disp-formula id="FD186">
<label>(186)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>⊗</mml:mo></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cos</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>Yet, for practical implementations, the passage from quantum mechanics (QM) to quantum statistics (QS) is to be considered based on the Wick transformation (10) here rewritten as
<disp-formula id="FD187">
<label>(187)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>≡</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>providing the Euler trigonometric to hyperbolic function conversions (by analytical continuations)
<disp-formula id="FD188a">
<label>(188a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mtext>sinh</mml:mtext>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD188b">
<label>(188b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtext>cos</mml:mtext>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mtext>cosh</mml:mtext>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>finally displaying for density (186) the counterpart formulation
<disp-formula id="FD189">
<label>(189)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>⊗</mml:mo></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mtext>sinh</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cosh</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>sinh</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>The uni-particle (electronic) density (189) is then used for computing the harmonic oscillator partition function
<disp-formula id="FD190">
<label>(190)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mo>⊗</mml:mo></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mtext>sinh</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cosh</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>sinh</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mtext>sinh</mml:mtext>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mtext>sinh</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cosh</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cosh</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>Now, using the “double angle” formula
<disp-formula id="FD191">
<label>(191)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtext>cosh</mml:mtext>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mtext>cosh</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mtext>sinh</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mtext>cosh</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mtext>sinh</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:math></disp-formula>the partition function (190) further becomes
<disp-formula id="FD192">
<label>(192)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mtext>sinh</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:munder>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>187</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mtext>sinh</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula></p>
<p>Remarkably, the result (192) recovers also the energy quantification of the quantum motion under the harmonic oscillator influence, as seen by the successive transformations
<disp-formula id="FD193a">
<label>(193a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>When comparing the expression (193a) with the canonical formulation of the partition function
<disp-formula id="FD193b">
<label>(193b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mo>≡</mml:mo>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>there follows immediately the harmonic oscillator energy quantification
<disp-formula id="FD194">
<label>(194)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>in perfect agreement with the consecrated expression.</p>
<p>The results of these two sections suggest the following rules for using path integrals propagator for density computations:
<list list-type="simple">
<list-item>
<p>○ The reliable application of the density computation upon the partition function algorithm, see <xref ref-type="disp-formula" rid="FD128">Equations (128)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="FD129">(129)</xref>, prescribes the transformation of the obtained quantum result to the quantum statistical counterpart by means of Wick transformation (10), while supplemented by the functions (188) conversions;</p></list-item>
<list-item>
<p>○ In computation of the path integral propagator the workable <italic>Van Vleck-Pauli-Morette formula</italic> looks like
<disp-formula id="FD195">
<label>(195)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msqrt>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>with the complex factor “<italic>i</italic>” included, as confirmed by both the free and harmonic oscillator quantum motions; it may be used for linear classical actions in one of the end-point space coordinates upon derivation respecting the other one; yet the formula (195) should be always checked for fulfilling the limiting (162) delta-Dirac function for simultaneous events for any applied potential.</p></list-item></list></p>
<p>Nevertheless, recognizing the major role the classical action plays in the path integral representation of the quantum propagation (and propagator), the question whether it is possible to consider the semi-classical expansion of the propagator in general case, without being under any constraint except the semiclassical (higher temperatures) limit itself, naturally arises. Such an approach is exposed and its reliability tested in the next sections.</p></sec></sec></sec>
<sec>
<label>4.</label>
<title>Semiclassical Path Integral of Evolution Amplitude</title>
<sec>
<label>4.1.</label>
<title>Semiclassical Expansion</title>
<p>Semiclassical derivation of the evolution amplitude employs some of the previously Feynman path integral ideas refined due to the works of Kleinert and collaborators [<xref ref-type="bibr" rid="b39-ijms-10-04816">39</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="b41-ijms-10-04816">41</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="b68-ijms-10-04816">68</xref>–<xref ref-type="bibr" rid="b71-ijms-10-04816">71</xref>]. They are bellow summarized.
<list list-type="simple">
<list-item>
<p>○ The real time dependency is “rotated” into the imaginary time
<disp-formula id="FD196a">
<label>(196a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:math></disp-formula>or in finite differences as
<disp-formula id="FD196b">
<label>(196b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>according with the Wick transformation (10).</p></list-item>
<list-item>
<p>○ The quantum paths of (145a) are re-parameterized as
<disp-formula id="FD197">
<label>(197)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where the classical path of (145a) is replaced by the fixed (non time-dependent) average
<disp-formula id="FD198">
<label>(198)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>while the fluctuation path <italic>η</italic>(<italic>τ</italic>) remains to carry the whole path integral information, yet being departed at the end of integration frontier from previously Dirichlet boundary conditions (145c), where it vanished at the domain frontiers, to the actual different endpoint values
<disp-formula id="FD199a">
<label>(199a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD199b">
<label>(199b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>in terms of the length of the “traveled” space
<disp-formula id="FD200">
<label>(200)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:math></disp-formula></p></list-item></list></p>
<p>In these conditions the quantum statistical path integral representation of quantum propagator becomes
<disp-formula id="FD201">
<label>(201)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>since we immediately noted the immediate transformations
<disp-formula id="FD202a">
<label>(202a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msup>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD202b">
<label>(202b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD202c">
<label>(202c)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>based on the above (197)–(200) parameterization.</p>
<p>It should be pointed out that the used re-parameterization is not modifying the value of the path integral but is intended to better visualize its properties, towards evaluating it. As such, from expression (201) it now appears clearer than before that for the systems governed by smooth potentials, the series expansion may be applied respecting the path fluctuation, here in the second order truncation
<disp-formula id="FD203">
<label>(203)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>≅</mml:mo>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where the covariant notation for products was assumed for maintaining the generality of the <italic>D</italic>-dimensioned approach. This way, a (truncated) series of path integral evolution amplitude of <xref ref-type="disp-formula" rid="FD201">Equation (201)</xref> it is at once obtained
<disp-formula id="FD204">
<label>(204)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>−</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>−</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>…</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr><mml:mtd/>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>η</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr><mml:mtd/>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>×</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>…</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>…</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>…</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>as being driven by the quantum fluctuation’ various orders contributions, up to the second order. This is a natural approach since the very quantum nature of the path integral is given by the quantum fluctuations themselves, from where the systematic approximations of path integrals over the quantum fluctuations. The series is known as the <italic>semiclassical expansion</italic> since is formally done in the “powers of <italic>ħ</italic>-Planck”.</p>
<p>Now, looking on <xref ref-type="disp-formula" rid="FD204">Equation (204)</xref> as compared with the previously used quantum mechanical form of <xref ref-type="disp-formula" rid="FD149">Equation (149)</xref> the present propagator representation would be resumed as
<disp-formula id="FD205a">
<label>(205a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">︸</mml:mo></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">CLASSICAL</mml:mtext></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">FACTOR</mml:mtext></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:munder>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">︸</mml:mo></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">SEMI</mml:mtext>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mtext mathvariant="italic">CLASSICAL</mml:mtext>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mtext mathvariant="italic">CONTRIBUTION</mml:mtext></mml:mrow></mml:munder></mml:math></disp-formula>where we have used (196b) along identifying the semiclassical factor <italic>F<sub>SC</sub></italic>[<italic>η</italic>]. However, the expression (205a) may be further formally cast
<disp-formula id="FD205b">
<label>(205b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>by introducing the so called <italic>free</italic> imaginary time amplitude
<disp-formula id="FD206a">
<label>(206a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>readily given by the free-propagator solution (171) accommodated by the present statistical and boundary transformations <xref ref-type="disp-formula" rid="FD196b">Equations (196b)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="FD199a">(199)</xref> to the form
<disp-formula id="FD206b">
<label>(206b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>while having the normalization role for averaging the semiclassical factor contribution
<disp-formula id="FD207">
<label>(207)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula></p>
<p>Therefore, the semiclassical form of path integral representation of evolution amplitude looks like
<disp-formula id="FD208">
<label>(208)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>×</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>...</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>The remaining problem is that of expressing the averaged values of the fluctuation paths in single or multiple time connection, <italic>i.e.</italic>, 〈<italic>η<sub>i</sub></italic>(<italic>τ</italic>)〉, 〈<italic>η<sub>i</sub></italic>(<italic>τ</italic>)<italic>η<sub>j</sub></italic>(<italic>τ</italic>)〉, 〈<italic>η<sub>i</sub></italic>(<italic>τ</italic>)<italic>η<sub>j</sub></italic>(<italic>τ</italic>')〉, etc.</p>
<p>From the heuristic point of view it is normal to arrive at the form (208) because it tells us that the quantum fluctuation is firstly averaged along the quantum evolution and then averaged by time in order that the evolution amplitude is determined. Observe also that the present semiclassical approach is not using the previously employed properties of the classical action, avoiding therefore the limitation of the derivative behavior at edge of the space domain of integration, while posing now the limitation in what respect the quantum fluctuation power. It is also useful to remark that the present semiclassical approach may use the <italic>interplay</italic> between the previous solved <italic>free-and-harmonic quantum motions</italic>, since the path integral (206a) may equally be regarded as the free motion of the quantum fluctuations (naturally since they are not known <italic>a priori</italic> or with some possibility of instantaneously observation); at the same time, if one formally counts the kinetic term as the perturbative (a.k.a. fluctuation) oscillatory motion
<disp-formula id="FD209">
<label>(209)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi>η</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo>≈</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">︸</mml:mo></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munder>
<mml:msup>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:math></disp-formula>a more complex picture of quantum fluctuation is obtained; in conclusion, quantum fluctuating paths may be (or should be) treated as being a kind of <italic>harmonically free</italic> motion: <italic>harmonic</italic> since as fluctuations may be expanded in Fourier series (as originally perceived by Feynman), but also <italic>free</italic> since their unknown of instantaneous feature. Therefore, an appropriate use of both these manifestations will conduct to the reliable path integral representation. Yet, since we have already used the free-motion character of fluctuation paths, the harmonic one is next entering the analysis.</p></sec>
<sec>
<label>4.2.</label>
<title>Connected Correlation Functions</title>
<p>For calculating the average of quantum fluctuation paths one has to understand their inner nature: in order reconciliation of free and harmonic features be achieved the so called <italic>quantum current j</italic>(<italic>τ</italic>) is introduced (and presumed to appear in reality too as causing/driving the quantum fluctuations), so that the propagator of this current, known as <italic>the generating functional</italic>, is formed [<xref ref-type="bibr" rid="b39-ijms-10-04816">39</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="b66-ijms-10-04816">66</xref>]
<disp-formula id="FD210">
<label>(210)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mtext>exp</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>with which help one can recognized the equivalence
<disp-formula id="FD211">
<label>(211)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mtext>exp</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>in accordance with general definition (207). One can nevertheless see that the quantum current appearance in (211) is under the perturbation form, so that it readily accounts for the deviation from the free fluctuation motion towards the harmonically one. Therefore, although general correlation definition may be advanced by the ordering rule
<disp-formula id="FD212">
<label>(212)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>⋯</mml:mo>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo>⋯</mml:mo>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>⋯</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>...</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>the problem of practically evaluation still remains. Aiming for solving it one observes that the form (212) is analogous with the partition function based electronic density, see <xref ref-type="disp-formula" rid="FD12">Equation (12)</xref> for instance; consequently, the alternative formulation looks at the canonical (<italic>N</italic> = 1, mono-particle) level like
<disp-formula id="FD213">
<label>(213)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>⋯</mml:mo>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo>⋯</mml:mo>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></disp-formula>where, now, the quantity <italic>Z</italic>[<italic>j</italic>] plays the role of the generating functional of the quantum fluctuation correlation (or connection) average. Yet, the writing (213) may suffer from disconnecting character due to the presence of simple <italic>Z</italic>[<italic>j</italic>]; this may be better visualized when re-expressing (213) under the so called <italic>n-point (correlation) functions</italic>
<disp-formula id="FD214a">
<label>(214a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>⋯</mml:mo>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>⋯</mml:mo>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD214b">
<label>(214b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munderover>
<mml:mo>∏</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>⋯</mml:mo>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></disp-formula>with <italic>S</italic><sub>+</sub> being the Euclidian action, see <xref ref-type="disp-formula" rid="FD121c">Equation (121c)</xref>, while space and time slicing intervals are those introduced by (81) and (90), respectively.</p>
<p>The disconnected character of correlations (213)–(214) may be overcome remembering that the logarithm of the partition function provides the thermodynamic free energy, see relation (67), here under canonical (<italic>N</italic> = 1) form
<disp-formula id="FD215">
<label>(215)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtext>ln</mml:mtext>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>which, as a measurable-observable energy, it compulsory contains the connected parts of <italic>Z</italic>[<italic>j</italic>](<italic>i.e.</italic>, energy’s pieces combines towards the total energy). Therefore, this leaves with the idea that through introducing another generating functional, namely
<disp-formula id="FD216">
<label>(216)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mtext>ln</mml:mtext>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p><xref ref-type="disp-formula" rid="FD213">Equation (213)</xref> may be rewritten as the connected part of correlation 〈<italic>η</italic>(<italic>τ</italic><sub>1</sub>)⋯<italic>η</italic>(<italic>τ<sub>n</sub></italic>)〉 that it can be naturally identified with a sort of generalized n-points (events) Green function
<disp-formula id="FD217">
<label>(217)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msubsup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>⋯</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo>⋯</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></disp-formula></p>
<p>Nevertheless, aiming to have a better “feeling” on how the connected and disconnected correlation (fluctuation) functions (217) and (213) are linked, let’s start evaluating some orders of them.</p>
<p>As such, absorbing the constants in the involved functionals, the first order of (213) reads correlation of (213) we successively have
<disp-formula id="FD218">
<label>(218)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></disp-formula>as the single connected path (remember that the fluctuation was already averaged out) that is just the classical path connecting the ending points of the quantum evolution, see <xref ref-type="fig" rid="f2-ijms-10-04816">Figure 2</xref>.</p>
<p>Now, going to the second order of correlation of (213) one has
<disp-formula id="FD219a">
<label>(219a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>a result that can be wisely rearranged as
<disp-formula id="FD219b">
<label>(219b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi></mml:mrow></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">con</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">con</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">con</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">con</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">︸</mml:mo></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mstyle mathvariant="italic">
<mml:mi>connected</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mstyle mathvariant="italic">
<mml:mi>events</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">︸</mml:mo></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mstyle mathvariant="italic">
<mml:mi>dis</mml:mi>
<mml:mo>–</mml:mo>
<mml:mi>connected</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mtext>events</mml:mtext></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:munder></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>or, even more practically for our purpose, as
<disp-formula id="FD219c">
<label>(219c)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>In similar manner, while applying a kind of recursive rule, sometimes denoted as the <italic>cluster decomposition</italic> or <italic>cumulant expansion</italic>
<disp-formula id="FD220a">
<label>(220a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>⋯</mml:mo>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">con</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>⋯</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>⋯</mml:mo>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">con</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>≥</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:math></disp-formula>while involving the pair-wise (Wick) decomposition of the <italic>n</italic>-points correlated function
<disp-formula id="FD220b">
<label>(220b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msubsup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">con</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>⋯</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">con</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>⋯</mml:mo>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">︸</mml:mo></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr columnalign="left">
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>≠</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr columnalign="left">
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mo>≠</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:msub></mml:math></disp-formula>one can easily obtain the higher orders of correlations, however observing that all connected orders of events reduce to the combinations of <italic>pair-connected events</italic>. For instance, we get for the third order fluctuations the average contribution
<disp-formula id="FD221a">
<label>(221a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">con</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">con</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">con</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">con</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">con</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">con</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">con</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">con</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>or with more terms involved for the fourth order
<disp-formula id="FD221b">
<label>(221b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">〈</mml:mo>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">〉</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">〈</mml:mo>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">〉</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">〈</mml:mo>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">〉</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">con</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">〈</mml:mo>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">〉</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">con</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">〈</mml:mo>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">〉</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">con</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">〈</mml:mo>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">〉</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">con</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">con</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">con</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">con</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">con</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">con</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">con</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">con</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">con</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">con</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">con</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">con</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">con</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">con</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">con</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">con</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">con</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">con</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">con</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">con</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">con</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>Next, having these examples in hand, one tries to re-deriving them by an appropriate generating functional (210) worked with the connected function definition (212). At this moment one uses the previously emphasized “free-harmonic motion” dual nature of fluctuation paths – see <xref ref-type="disp-formula" rid="FD209">Equation (209)</xref>, to reconsider the free imaginary time amplitude (206a) contribution
<disp-formula id="FD222a">
<label>(222a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>with harmonic Euclidian action of fluctuations
<disp-formula id="FD222b">
<label>(222b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msubsup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>while fulfilling (at the end of calculation) the constraint
<disp-formula id="FD222c">
<label>(222c)</label>
<mml:math display="block">
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mtext>lim</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:munder>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>We like to rearrange the action (222b) so that the quantum current contribution to clearly appear; in achieving this one firstly rewrites it by performing the integration by parts
<disp-formula id="FD223">
<label>(223)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>η</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi>η</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">︸</mml:mo></mml:munder>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:munder>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where we have recognized the harmonic differential operator
<disp-formula id="FD224">
<label>(224)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:math></disp-formula>The form (223) is very useful through employing the Green equation of harmonic motion
<disp-formula id="FD225a">
<label>(225a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>for the integral property
<disp-formula id="FD225b">
<label>(225b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>to perform the path shifting of fluctuations by the transformation
<disp-formula id="FD226">
<label>(226)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>on the combined term
<disp-formula id="FD227">
<label>(227)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>∬</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>″</mml:mo></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>″</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>″</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>so that the prescribed action of (223) takes the form
<disp-formula id="FD228">
<label>(228)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>″</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>″</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>″</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>under the assumption the <italic>physical</italic> integration interval (<italic>τ<sub>a</sub></italic>,<italic>τ<sub>b</sub></italic>) assimilates the entirely evolution universe of the concerned problem, <italic>i.e.</italic>, the <italic>mathematical</italic> interval (–∞,+∞), so that the delta-Dirac integration property (225b) is consistent. Also note that in expression (228) since the statistical Green function should come from its associate original real time quantum mechanically problem, see below, it tracks also the temporal Wick “rotation <italic>t</italic> = <italic>τ</italic>/<italic>i</italic> ” in the integration measure, explaining therefore the complex factors in the last term of (228).</p>
<p>With these, the harmonic fluctuation action of (228) may be reconsidered with the working form
<disp-formula id="FD229">
<label>(229)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>˜</mml:mo></mml:mover>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>	
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>such that it can be further rearranged so that the free terms action to appear distinctively under the condition <italic>ω →</italic> 0 as
<disp-formula id="FD230a">
<label>(230a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>˜</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>+</mml:mo></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>with the free Euclidian action
<disp-formula id="FD230b">
<label>(230b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msubsup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>+</mml:mo></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>recovered though considering on expression (229) the reverse integration by parts - as unfolded from (222b) to (223).</p>
<p>Finally, back with the identifications
<disp-formula id="FD231a">
<label>(231a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD231b">
<label>(231b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mfrac>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">con</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>in the action (230), there follows that its last two terms are no longer displaying quantum fluctuations upon integration since they were comprised under averaged forms, see <xref ref-type="disp-formula" rid="FD218">Equations (218)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="FD219c">(219c)</xref>, respectively; thus they release for the searched current-dependent amplitude of (222c) the actual solution
<disp-formula id="FD232a">
<label>(232a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mtext>lim</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>˜</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>+</mml:mo></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>×</mml:mo>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">con</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>which ultimately simply re-writes like the current dependent propagator amplitude
<disp-formula id="FD232b">
<label>(232b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">con</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>as a wave-perturbative form of the free fluctuation amplitude (206a), being intermediated by the harmonic towards free limiting motion of quantum fluctuations. Let’s further comment that the actual form (232b) generalizes the previously “guessed” form (210), which provided the first order fluctuation correlation, however having in addition the power to recover all other superior orders of correlation, for instance those given by <xref ref-type="disp-formula" rid="FD219c">Equations (219c)</xref> and (221), by successive application of the formula (212); this way, the transformation factor <italic>ħ</italic>/ <italic>m</italic> in (231b) is as well justified.</p>
<p>With these the connected correlation function algorithm was proofed in detail, being at disposition to be implemented for whatever order of semiclassical expansion of the path integral evolution amplitude (208); as exemplification, the next section will expose the analytic solution for the second order case.</p></sec>
<sec>
<label>4.3.</label>
<title>Classical Fluctuation Path and Connected Green Function</title>
<p>We have already seen that aiming to evaluate any of the above connected correlation functions one imperatively needs to know the analytical forms of classical fluctuation path
<disp-formula id="FD233a">
<label>(233a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>and for the connected Green function - identified from (231b) as
<disp-formula id="FD233b">
<label>(233b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msubsup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">con</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>while depending on its turn of the knowledge of the Green function for the harmonic oscillator problem, <xref ref-type="disp-formula" rid="FD225a">Equation (225a)</xref> with (224), to be finally specialized towards the “free harmonic” limit <italic>ω →</italic> 0.</p>
<p>Therefore, with the quantities of <xref ref-type="disp-formula" rid="FD233a">Equations (233)</xref> any semiclassical problem can be solved analytically. Yet, for the quantum objects in question the computing procedure consists by three major stages, as unfolded in the sequel.
<list list-type="roman-lower">
<list-item>
<p>Solving the associate real time harmonic problem;</p></list-item>
<list-item>
<p>Rotating the solution into imaginary time picture;</p></list-item>
<list-item>
<p>Taking the “free harmonic limit”<italic>ω →</italic> 0.</p></list-item></list></p>
<sec>
<label>4.3.1.</label>
<title>Calculation of Classical Fluctuation Path</title>
<p>As discussed above, the classical path for quantum fluctuation will not be written directly from the ordinary path free motion (Section 3.3.2) but using the similar result of harmonic motion (Section 3.3.3) upon which the free-harmonic condition <italic>ω →</italic> 0 will be imposed; actually, the procedure is unfolded as follows.</p>
<p>The result (175a) is combined with (177a) to provide the real time classical path
<disp-formula id="FD234">
<label>(234)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mtext>cos</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mtext>cos</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>cos</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mtext>cos</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>The real to imaginary time rotation is performed on the result (234) according with the Wick rule prescription of (196a), being this equivalently of directly rewriting of expression (234) replacing the trigonometric functions by their hyperbolic counterparts, according with the previously explained conversion, see <xref ref-type="disp-formula" rid="FD188a">Equation (188a)</xref>
<disp-formula id="FD235">
<label>(235)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mtext>sinh</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mtext>sinh</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>sinh</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula></p>
<p>The “free-harmonic” (<italic>ω →</italic> 0) limit is performed upon the expression (235) through employing the ordinary hyperbolic limit
<disp-formula id="FD236">
<label>(236)</label>
<mml:math display="block">
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mtext>lim</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mtext>sinh</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mo>Ξ</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mo>Ξ</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>This gives
<disp-formula id="FD237">
<label>(237)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>which evidently does the same job as the classical free-motion result of (165b), although not identical, since derived from a generalized perspective here.</p>
<p>The result (237) is implemented in the formula (197) to finally produce the classical fluctuation path
<disp-formula id="FD238a">
<label>(238a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>≡</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>which takes even the simpler form
<disp-formula id="FD238b">
<label>(238b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:math></disp-formula>when rewritten within the thermodynamic picture
<disp-formula id="FD239a">
<label>(239a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD239b">
<label>(239b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:math></disp-formula></p></sec>
<sec>
<label>4.3.2.</label>
<title>Calculation of the Connected Green Function</title>
<p>Now, going to the evaluation of the expression (233b) we need the Green function of the harmonic oscillator from the <xref ref-type="disp-formula" rid="FD225a">equation (225a)</xref>; when rewritten in real time picture
<disp-formula id="FD240a">
<label>(240a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&gt;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo>
<mml:mo>∈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>it has the advantage of having the frontier values fixed by the Dirichlet boundary conditions
<disp-formula id="FD240b">
<label>(240b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr columnalign="left">
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>∀</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr columnalign="left">
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mrow>
<mml:mo>∀</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>in the same manner as the fluctuation paths in real time are set to vanish at the endpoint frontier, see <xref ref-type="disp-formula" rid="FD145c">Equation (145c)</xref>. Such double boundary condition fixes the type of solution as being of the double trigonometric form
<disp-formula id="FD240c">
<label>(240c)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>In the same manner the temporal alternative ordering problem of (240)
<disp-formula id="FD241a">
<label>(241a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo>
<mml:mo>&gt;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>∈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>with the Dirichlet boundary conditions
<disp-formula id="FD241b">
<label>(241b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr columnalign="left">
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>∀</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr columnalign="left">
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mrow>
<mml:mo>∀</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>produces the variant Green function
<disp-formula id="FD241c">
<label>(241c)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>with the same constant as for the solution (240c) since recognizing that both formally belong to the same homogeneous equation of type
<disp-formula id="FD242">
<label>(242)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&gt;</mml:mo></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&gt;</mml:mo></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&lt;</mml:mo></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&gt;</mml:mo></mml:msub>
<mml:mo>&gt;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&lt;</mml:mo></mml:msub>
<mml:mo>∈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>Now, looking for appropriate identification in the inhomogeneous equation
<disp-formula id="FD243">
<label>(243)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>one notes that its left side is formed from the difference of the first derivatives of the solutions (240c) and (241c) approaching each other for the concerned times
<disp-formula id="FD244">
<label>(244)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mtext>lim</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mtext>lim</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cos</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>cos</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cos</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>cos</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mtext>lim</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>which, through comparing with the right side first term of (243) gives the searched constant
<disp-formula id="FD245">
<label>(245)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula></p>
<p>It leaves with the real time Green function solution of the harmonic oscillator
<disp-formula id="FD246">
<label>(246)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>Θ</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>Θ</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>that nevertheless combines both above solution with the help of Heaviside step-function
<disp-formula id="FD247">
<label>(247)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mo>Θ</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr columnalign="left">
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&gt;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr columnalign="left">
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr columnalign="left">
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&lt;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>Next, as previously done with the fluctuation paths, the change to the imaginary time picture is done automatically through trigonometric-to-hyperbolic recipe (188a) to give
<disp-formula id="FD248">
<label>(248)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>Θ</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>sinh</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>sinh</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>Θ</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>sinh</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>sinh</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mtext>sinh</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>noting that in the course of transformation the factor
<disp-formula id="FD249a">
<label>(249a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>⋅</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:math></disp-formula>was tacitly absorbed, with the parenthesis complex indices coming from the trigonometric to hyperbolic rotation (188a), while the outside index complex assures the equivalence of Green function contribution for the canonic-to-Euclidian path integrals action exponents’ transformation
<disp-formula id="FD249b">
<label>(249b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>⋯</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>⋯</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">︸</mml:mo></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">CANONIC</mml:mtext></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>⋯</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>⋯</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>⋯</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>⋯</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">︸</mml:mo></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">EUCLIDIAN</mml:mtext></mml:mrow></mml:munder></mml:math></disp-formula></p>
<p>Expression (248) is finally employed to the “free harmonic” limit (236) providing the result
<disp-formula id="FD250">
<label>(250)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>Θ</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>Θ</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>which being free of harmonic influence it remains identically also from the quantity <italic>G<sub>ω→</sub></italic><sub>0</sub> (<italic>τ</italic>, <italic>τ</italic>'). Still, it has to be converted into the searched connected Green function (233b), leaving with the time imaginary form
<disp-formula id="FD251a">
<label>(251a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msubsup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">con</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>Θ</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>Θ</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>or with its equivalent statistical one
<disp-formula id="FD251b">
<label>(251b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msubsup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">con</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>Θ</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>Θ</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>when the thermodynamical picture (239) is considered.</p></sec></sec>
<sec>
<label>4.4.</label>
<title>Second Order Semiclassical Propagator, Partition Function and Density</title>
<p>Returning to evaluate the second order truncated expansion (208) one needs the evaluation of the quantities 〈<italic>η<sub>i</sub></italic>(<italic>τ</italic>)〉, 〈<italic>η<sub>i</sub></italic>(<italic>τ</italic>)<italic>η<sub>j</sub></italic>(<italic>τ</italic>)〉, 〈<italic>η<sub>i</sub></italic>(<italic>τ</italic>)<italic>η<sub>j</sub></italic>(<italic>τ</italic>')〉 and of their integration. Given the previous discussions, see for instance the <xref ref-type="disp-formula" rid="FD218">Equations (218)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="FD219c">(219c)</xref>, one immediately has
<disp-formula id="FD252a">
<label>(252a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD252b">
<label>(252b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">con</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></disp-formula></p>
<p>With the help of expression (238) the first order averaged fluctuation integral appearing on (208) becomes
<disp-formula id="FD253">
<label>(253)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>Going now to the double connected correlation functions, one has the working analytical expression
<disp-formula id="FD254">
<label>(254)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>Θ</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>Θ</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>obtained by replacing into the expression (252b) the classical fluctuation paths and the connected Green function components, <xref ref-type="disp-formula" rid="FD238a">Equations (238a)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="FD251a">(251a)</xref>, respectively.</p>
<p>Now, the second order averaged fluctuation integrals are computed as following:
<list list-type="bullet">
<list-item>
<p>At coincident times
<disp-formula id="FD255a">
<label>(255a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>or re-written as
<disp-formula id="FD255b">
<label>(255b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>within the thermodynamical environment given by <xref ref-type="disp-formula" rid="FD239a">Equation (239)</xref>.</p></list-item>
<list-item>
<p>At different times
<disp-formula id="FD256a">
<label>(256a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>with its quantum thermodynamical counterpart
<disp-formula id="FD256b">
<label>(256b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn></mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>12</mml:mn>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p></list-item></list></p>
<p>Finally, while replacing the values of <xref ref-type="disp-formula" rid="FD253">Equations (253)</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="FD255b">(255b)</xref>, and <xref ref-type="disp-formula" rid="FD256b">(256b)</xref> back in the second order truncated semiclassical expression of imaginary time amplitude (208) one gets the analytical result
<disp-formula id="FD257">
<label>(257)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>×</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr columnalign="left">
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr columnalign="left">
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>×</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn></mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>12</mml:mn>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>;</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>×</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>12</mml:mn>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mo>∇</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>24</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>∇</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>24</mml:mn>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∇</mml:mo>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>Note that the expression (257) plays the role of the semiclassical canonical density in PI-DFT algorithm given by <xref ref-type="disp-formula" rid="FD128">Equations (128)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="FD129">(129)</xref>
<disp-formula id="FD258">
<label>(258)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>⊗</mml:mo>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>12</mml:mn>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mo>∇</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>24</mml:mn>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∇</mml:mo>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>to construct the <italic>N</italic>-body density at thermodynamic equilibrium
<disp-formula id="FD259">
<label>(259)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msubsup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>⊗</mml:mo>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>by means of partition function
<disp-formula id="FD260">
<label>(260)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ρ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>⊗</mml:mo>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>12</mml:mn>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mo>∇</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>24</mml:mn>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∇</mml:mo>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>At this point, the expression (260) may be elegantly transformed through considering the Gauss theorem of integrated divergence that written in a general <italic>D</italic>-dimensional case
<disp-formula id="FD261a">
<label>(261a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∇</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∇</mml:mo>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi></mml:msup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math></disp-formula>leaves with the useful differential relationship
<disp-formula id="FD261b">
<label>(261b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∇</mml:mo>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi></mml:msup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mo>∇</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi></mml:msup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>helping in rearranging the partition function (260) firstly as
<disp-formula id="FD262a">
<label>(262a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msup>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>24</mml:mn>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mo>∇</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>and finally, after the exponential resume, equivalently as
<disp-formula id="FD262b">
<label>(262b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msup>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>24</mml:mn>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mo>∇</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>In the same manner also the higher orders of semiclassical expansion of density matrix (204) or (208) can be constructed by following the cumulant expansion (220), its fluctuation path and connected Green function components, as given by <xref ref-type="disp-formula" rid="FD238a">Equations (238)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="FD251a">(251)</xref>, respectively, towards producing the analytical canonical density, the partition function and finally the many-body density to be used in density functional theory and of its (chemical) applications [<xref ref-type="bibr" rid="b71-ijms-10-04816">71</xref>]. Such an application is to be in next presented for electronegativity and chemical hardness indices’ computations.</p></sec>
<sec>
<label>4.5.</label>
<title>Fourth Order Semiclassical Electronegativity and Chemical Hardness</title>
<p>Here, we assess electronegativity (EN) as the convolution of the imaginary time conditional probability (<italic>r</italic>, <italic>τ</italic>|0,0), <italic>τ</italic> = Im(<italic>it</italic>), with the radial valence shell potential<italic>V</italic> (<italic>r</italic>) [<xref ref-type="bibr" rid="b72-ijms-10-04816">72</xref>]
<disp-formula id="FD263">
<label>(263)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>χ</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>so representing the power of the entire atom (nucleus + core electrons + valence shell) to attract electrons of the outer shell (fixed by radius <italic>r</italic>) to its center (<italic>r</italic> = 0). This way, the current EN definition is refined to account for the whole stability of the atom with its electronic and nuclear subsystems.</p>
<p>Having an analytical EN quantum formulation, the chemical hardness, <italic>η</italic>, its natural companion, is re-expressed from <xref ref-type="disp-formula" rid="FD13b">Equation (13b)</xref> under the explicitly working form [<xref ref-type="bibr" rid="b73-ijms-10-04816">73</xref>]
<disp-formula id="FD264">
<label>(264)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>≡</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>χ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:math></disp-formula>playing a major role in establishing the main chemical principles of reactivity towards stability: the hard-and-soft-acids-and-bases (HSAB) and the maximum hardness (MH) [<xref ref-type="bibr" rid="b74-ijms-10-04816">74</xref>–<xref ref-type="bibr" rid="b78-ijms-10-04816">78</xref>].</p>
<p>The general radial one-dimensional probability amplitude connecting the space-time events (<italic>r<sub>a</sub></italic>, 0) and (<italic>r<sub>b</sub></italic>, <italic>τ</italic>) for electronic evolution amplitude in an atom can be derived from the semiclassical expansion, by extending the expansion (208) up to the fourth order through including the terms of type (221), whose calculation leads to the result [<xref ref-type="bibr" rid="b71-ijms-10-04816">71</xref>]
<disp-formula id="FD265">
<label>(265)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>×</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>″</mml:mo></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>24</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>″</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo>″</mml:mo></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>80</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>20</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>4</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>″</mml:mo></mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>144</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>30</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>20</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>‴</mml:mo></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>240</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>60</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>″</mml:mo></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>144</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>11</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>360</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>1152</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn></mml:msup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>Further on, we recognize that such density matrix becomes uniformly in the valence shell radius variable <italic>r<sub>b</sub></italic> by fixing the atomic origin in <italic>r<sub>a</sub></italic>
<disp-formula id="FD266">
<label>(266)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>⇒</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr columnalign="left">
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr columnalign="left">
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mrow>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>With these, the EN definition (263) acquires the atomic representation through the central field potential
<disp-formula id="FD267">
<label>(267)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>where <italic>Z<sub>eff</sub></italic> stands for the Slater effective atomic number specific for the multi-electronic atoms, being derived from the standard atomic number <italic>Z</italic> by subtracting the shielding effects of the inner electrons [<xref ref-type="bibr" rid="b79-ijms-10-04816">79</xref>]. Nevertheless, worth mentioning that the usual negative sign in attractive potentials was formally abolished because:
<list list-type="simple">
<list-item>
<p>▪ we retain the positive values of electronegativity (263) since EN is evaluated as a stability measure of such nuclear-electronic system;</p></list-item>
<list-item>
<p>▪ the sign is in accordance with the electric field orientation that drives the sense of the electronic conditional probability of the imaginary evolution amplitude evaluated from the center of atom (<italic>r<sub>a</sub></italic> = 0) to the current valence shell radius (<italic>r<sub>b</sub></italic>).</p></list-item></list></p>
<p>Therefore, the electronegativity can be seen also as <italic>power of holding electrons in the valence shell reciprocal to that exercised upon them from the center of atom</italic>. This way, the present EN definition and equation stand for the reconciliation of the two opposite phenomena acting upon the valence electrons: attraction to nucleus and repulsion from the other atomic inner electrons.</p>
<p>Next, within the Bohr description of the electrons moving in a central potential [<xref ref-type="bibr" rid="b80-ijms-10-04816">80</xref>], while adopting the atomic units, <italic>m</italic> = <italic>ħ</italic> = <italic>e</italic><sup>2</sup> / 4<italic>πε</italic><sub>0</sub> = 1, further atomic dependency is acquired by the Bohr-Slater quantifications
<disp-formula id="FD268a">
<label>(268a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD268b">
<label>(268b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">eff</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>in terms of the Slater charge <italic>Z<sub>eff</sub></italic> and the principal quantum numbers of the atomic shell <italic>n</italic>. These relations are consistent with the above stipulated driven sense of the electronic evolution amplitude (or waves across the orbits), since for the center of the atom they specialize to <italic>r<sub>a</sub></italic> = 0 and <italic>τ</italic> = 0 in the absence of any orbit (<italic>n</italic> = 0). Yet, this is the Bohr semiclassical level of the present approach.</p>
<p>However, for keeping the analyticity of the present approach, the computation of the integral (263) with the replacements (265)–(268) may use the saddle-point recipe, very well accommodated for the present semiclassical context; thus we implement the approximation rule [<xref ref-type="bibr" rid="b81-ijms-10-04816">81</xref>]
<disp-formula id="FD269">
<label>(269)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>≅</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>″</mml:mo></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>with
<disp-formula id="FD270">
<label>(270)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msubsup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msubsup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>corresponding to the valence shell saddle radius expressed out by the optimization condition 
<inline-formula>
<mml:math>
<mml:msup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>.</p>
<p>According with the exposed strategy, one finds the fourth order semiclassical expansions for electronegativity is given [<xref ref-type="bibr" rid="b72-ijms-10-04816">72</xref>]
<disp-formula id="FD271a">
<label>(271a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msubsup>
<mml:mi>χ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>≅</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>χ</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>χ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>χ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>χ</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>χ</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></disp-formula>with the components
<disp-formula id="FD271b">
<label>(271b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msubsup>
<mml:mi>χ</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">eff</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msqrt>
<mml:msup>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD271c">
<label>(271c)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msubsup>
<mml:mi>χ</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">eff</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>12</mml:mn>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>22</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>30</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msqrt>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD271d">
<label>(271d)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msubsup>
<mml:mi>χ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">eff</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>9</mml:mn>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>90</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msqrt>
<mml:msup>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD271e">
<label>(271e)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msubsup>
<mml:mi>χ</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">eff</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>11</mml:mn>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>45</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msqrt>
<mml:msup>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD271f">
<label>(271f)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msubsup>
<mml:mi>χ</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">eff</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>36</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>while for the chemical hardness evaluation the relationship (264) is employed to yield the expansion
<disp-formula id="FD272a">
<label>(272a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msubsup>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>Z</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>χ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>≅</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></disp-formula>with the components
<disp-formula id="FD272b">
<label>(272b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msubsup>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msqrt>
<mml:msup>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD272c">
<label>(272c)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msubsup>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>24</mml:mn>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>44</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>12</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>15</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>30</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msqrt>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD272d">
<label>(272d)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msubsup>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>9</mml:mn>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>45</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msqrt>
<mml:msup>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD272e">
<label>(272e)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msubsup>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>11</mml:mn>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>45</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msqrt>
<mml:msup>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD272f">
<label>(272f)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msubsup>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">eff</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>18</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula></p>
<p>Aiming to unfold the electronegativity and chemical hardness atomic scales, through applying the <xref ref-type="disp-formula" rid="FD271a">Equations (271)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="FD272a">(272)</xref>, the input parameters of the <xref ref-type="table" rid="t1-ijms-10-04816">Table 1</xref>, along the calibration step between the theoretically and experimentally values of the electronegativity and chemical hardness for the H atom, 7.18 eV and 6.45 eV, are employed, respectively; they provide the numerically energetic pre-factors
<disp-formula id="FD273a">
<label>(273a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msup>
<mml:mi>χ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mn>27.21</mml:mn>
<mml:mo>×</mml:mo>
<mml:mn>251.14</mml:mn></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD273b">
<label>(273b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msup>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mn>27.21</mml:mn>
<mml:mo>×</mml:mo>
<mml:mn>137.576</mml:mn></mml:math></disp-formula></p>
<p>The numerical fourth order semiclassical electronegativity and chemical hardness atomic scales are reported in <xref ref-type="table" rid="t2-ijms-10-04816">Table 2</xref> and represented in <xref ref-type="fig" rid="f3-ijms-10-04816">Figure 3</xref>, where the comparison with the finite-difference counterparts of <xref ref-type="table" rid="t1-ijms-10-04816">Table 1</xref> was also emphasized.</p>
<p>The striking difference in terms of orders of magnitudes observed between elements down groups is the main characteristic of the actual atomic scales of electronegativity and chemical hardness; however, due to the fact the actual definition of electronegativity and chemical hardness reflects the holding power with which the whole atom attracts valence electrons to its center - this is not a surprising behavior.</p>
<p>It is therefore natural to observe that as the atom is richer in core electrons down groups lesser is the attractive force on the outer electrons from the center of the atom. In this regard, the actual scales mirror the atomic stability of the valence shell at the best.</p>
<p>Nevertheless, a better regularization of their increasing trend along periods it is observed in <xref ref-type="fig" rid="f3-ijms-10-04816">Figure 3</xref> for both semiclassical electronegativity and chemical hardness fourth order scales, a feature more apparent for the actual chemical hardness scale. Moreover, since the chemical hardness controls the secondary order effects throughout its definition as the derivative of the electronegativity a phenomenological rule would demand to have lower values than that of the associated electronegativity.</p>
<p>However, this rule, while being not always obeyed for the finite difference <italic>η<sup>FD</sup></italic> values (<italic>e.g.</italic>, He, Ne, Ar, Kr, Xe) is well satisfied with the present semiclassical ones 
<inline-formula>
<mml:math>
<mml:msubsup>
<mml:mi>η</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> as compared with their counterpart electronegativities, <italic>χ<sup>FD</sup></italic> and 
<inline-formula>
<mml:math>
<mml:msubsup>
<mml:mi>χ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, respectively.</p>
<p>Going to electronegativity discussion, the present 
<inline-formula>
<mml:math>
<mml:msubsup>
<mml:mi>χ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> values seem to respect almost all empirical criteria for acceptability [<xref ref-type="bibr" rid="b83-ijms-10-04816">83</xref>]:
<list list-type="bullet">
<list-item>
<p>the atoms N, O, F, Ne, and He have the highest electronegativities among the main groups;</p></list-item>
<list-item>
<p>the electronegativity of N is by far greater than that of Cl - a situation that is not met in the finite-difference approach;</p></list-item>
<list-item>
<p>the <italic>Silicium rule</italic> demanding that most metals to have EN values less than or equal to that of Si, is as well widely satisfied;</p></list-item>
<list-item>
<p>the metalloid band (B, Si, Ge, As, Sb, Te) clearly separates the metals by nonmetals’ EN values;</p></list-item>
<list-item>
<p>along periods the highest EN values belong to the noble elements – a rule not fulfilled by the couples (Cl, Ar), (Br, Kr), and (I, Xe) within the finite difference representation, see <xref ref-type="table" rid="t1-ijms-10-04816">Table 1</xref>;</p></list-item>
<list-item>
<p>the recorded electronegativity values of the chalcogens (O, S, Se, Te) reveal great distinction between the chemistry of oxygen and the rest elements of VIA group;</p></list-item>
<list-item>
<p>the transitional metals are grouped in a distinct contracted region of EN values – this way closely emphasizing on the d-orbitals effects, a criteria almost not fulfilled by the finite-difference scheme, see <xref ref-type="table" rid="t1-ijms-10-04816">Table 1</xref> and the <xref ref-type="fig" rid="f3-ijms-10-04816">Figure 3</xref>.</p></list-item></list></p>
<p>Finally, we have to point out that the systematic decrease of orders of magnitude of electronegativity and hardness semiclassical scales of <xref ref-type="table" rid="t2-ijms-10-04816">Table 2</xref> and <xref ref-type="fig" rid="f3-ijms-10-04816">Figure 3</xref> has a fundamental consequence, namely it stands as the computational proof that the electronegativity and hardness behave like pure quantum/structural indices. As such, they are not manifesting with the same intensity among all elements of the Periodic Table by having values that tend to considerably diminish as the frontier electrons are farer and feel less and less the quantum influence (potential and force) of the nucleus and of the core electrons. These results are in accordance with the electronic localization principles in an atom [<xref ref-type="bibr" rid="b3-ijms-10-04816">3</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="b84-ijms-10-04816">84</xref>].</p></sec></sec>
<sec>
<label>5.</label>
<title>Effective Classical Path Integral of Evolution Amplitude</title>
<sec>
<label>5.1.</label>
<title>Effective Classical Partition Function</title>
<p>As previously shown, see <xref ref-type="disp-formula" rid="FD121c">Equations (121c)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="FD208">(208)</xref>, for instance, considering the path integral propagator that underlies the canonical density in the quantum statistical algorithm, see <xref ref-type="disp-formula" rid="FD87">Equations (87)</xref>–<xref ref-type="disp-formula" rid="FD89">(89)</xref>, accounts for the quantum effects (fluctuations) induced on single particle paths by the presence of an external potential, while being analytically computed by averaging these over all possible configurations. Yet, one could observe that for periodic paths, <italic>i.e.</italic>, when the final and initial space-points coincide
<disp-formula id="FD274">
<label>(274)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:math></disp-formula>the particle travels in very short time not far away from the initial position and then is back on the initial point; such picture has the physical measurable consequence a particle is observed on the initial point, <italic>i.e.</italic>, it is found on a stationary state/orbit, while the quantum fluctuations are oscillating around the equilibrium (initial = final) space-point. Even clearer, the situation corresponds to the classical picture in which a particle behaves, being accommodated in an equilibrium state/stationary orbit under external potential influence. This means that the external influence itself is observable in (initial = final) concerned/measured state, thus being no longer a path parameterized function, but a constant:
<disp-formula id="FD275">
<label>(275)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>Therefore, the associated periodic propagator (density matrix) becomes
<disp-formula id="FD276">
<label>(276)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mtext>exp</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">︸</mml:mo></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">FREE</mml:mtext>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mtext mathvariant="italic">MOTION</mml:mtext>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mtext mathvariant="italic">PROPAGATOR</mml:mtext></mml:mrow></mml:munder></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where the recognized path integral of free motion was solved by plugging into its quantum mechanical solution (171) the present conditions (274) and (196b), for accounting of the path periodicity and quantum statistics, respectively.</p>
<p>At the same time there is clear that the periodic path condition (274) is not arbitrarily but a compulsory step since characteristic in passing from density matrix to partition function and then to the real (measurable or workable) canonical and <italic>N</italic>-particle density, according with the density matrix algorithm (87)–(89). Therefore, the resulting partition function built from the un-normalized canonical density (276) assumes the simple form
<disp-formula id="FD277">
<label>(277)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>while being susceptible of universal reliability if not limited by the degree the periodicity between the final and initial space-point is achieved through condition (274). However, looking to free motion path integral solution (171) we see that the classical observation is readily valid for the coordinate departure not exceeding the critical value
<disp-formula id="FD278">
<label>(278)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt></mml:math></disp-formula>in which case the exponential limit
<disp-formula id="FD279">
<label>(279)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mover>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0.607</mml:mn></mml:math></disp-formula>is approximated with unity in expression (276), thus with an error of 40% at the maximum displacement of (278) value; as the classical displacement (278) tends to zero as the expressions (276) and (277) become more accurate. Following the Feynman standard example, for a crystal with atoms of typical atomic mass (A) about 20, at room temperature, the classical limit of displacement (278) gives about 0.1 Å; this is the maximum displacement of those atoms around their equilibrium position in the lattice when the thermodynamic properties of the solid can be evaluated through considering the classical form of partition function (277). Just in passing worth noting that the partition function (277) is called “classical” despite carrying the exponential pre-factor with the quantum Planck constant since the configuration integral ∫exp(– <italic>βV</italic>) was historically anticipated and worked out by Boltzmann, in the pre-quantum era with a non-specified multiplying constant, known today as the inverse of the so called <italic>thermal length</italic>
<disp-formula id="FD280">
<label>(280)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>λ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt></mml:math></disp-formula></p>
<p>With these considerations there appears as natural the generalization of the classical partition form (277) into the more comprehensive one known as the effective classical partition function [85<bold>–</bold>90]
<disp-formula id="FD281a">
<label>(281a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">eff</mml:mtext>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mtext>exp</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="italic">eff</mml:mtext>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mtext mathvariant="italic">cl</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>with the integration variable defined as the thermal average of the periodic quantum paths
<disp-formula id="FD281b">
<label>(281b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>≡</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>sometimes called as the <italic>Feynman centroid</italic>, while the notation is to be right bellow justified.</p>
<p>Moreover, the search for the best approximation of effective-classical partition function (280) will be conducted as such the quantum fluctuations be not dependent on the classical displacement (278), abstracted from the free motion, but being driven by the quantum harmonic oscillations – through they constitute a generalization of the free motion itself, see for instance the equivalence of classical paths or propagators of free with harmonic motion in the zero-frequency limit, see the Section 3.3.3.</p>
<p>However, the periodicity condition (274) for paths is to be maintained and properly implemented in approximating the effective-classical partition function (281) being, nevertheless, closely and powerfully related with the quantum beloved concept of stationary orbits defined/described by periodic quantum waves/paths. This way, the effective-classical path integral approach appears as the true quantum justification of the quantum atom and of the quantum stabilization of matter in general, providing reliable results without involving observables or operators relaying on special quantum postulates other than the variational principles – with universal (classical or quantum) value.</p></sec>
<sec>
<label>5.2.</label>
<title>Periodic Path Integrals</title>
<sec>
<label>5.2.1.</label>
<title>Matsubara Frequencies and the Quantum Periodic Paths</title>
<p>As always done when a new type of path integral is under consideration the reconsideration of the quantum paths, and in fact the quantum fluctuations, is undertaken so that facilitating the best way for solving it. Yet, this time due to the periodicity condition of paths the propagator is hidden by the associated partition function. Therefore, the optimum approximation for the effective classical potential in (281) will provide the periodic evolution amplitude as well, <italic>i.e.</italic>, the un-normalized density, which by normalization with partition function will lead with the searched canonical density counterpart.</p>
<p>Going to characterize the periodic paths, they will be seen as the Fourier series [<xref ref-type="bibr" rid="b34-ijms-10-04816">34</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="b39-ijms-10-04816">39</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="b41-ijms-10-04816">41</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="b91-ijms-10-04816">91</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="b92-ijms-10-04816">92</xref>]
<disp-formula id="FD282a">
<label>(282a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>in terms of the so called Matsubara frequencies <italic>ω<sub>m</sub></italic>; they are explicitly found through specializing the condition (274) into the actual statistical one, see <xref ref-type="fig" rid="f4-ijms-10-04816">Figure 4</xref>
<disp-formula id="FD282b">
<label>(282b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:math></disp-formula>resulting in the equality
<disp-formula id="FD282c">
<label>(282c)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></disp-formula>with the solution
<disp-formula id="FD283">
<label>(283)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>∈</mml:mo>
<mml:mtext mathvariant="bold">Z</mml:mtext></mml:math></disp-formula>which certifies the quantization of the paths (282a).</p>
<p>Moreover, under the condition the quantum paths (282a) are real
<disp-formula id="FD284">
<label>(284)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>*</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></disp-formula>the equivalent expanded form with the conjugated path
<disp-formula id="FD285">
<label>(285)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>*</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>*</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></disp-formula>yields for the coefficients of the periodical paths the relationship
<disp-formula id="FD286">
<label>(286)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>*</mml:mo></mml:msubsup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:math></disp-formula></p>
<p>With this, the quantified form of periodic path frequencies, <xref ref-type="disp-formula" rid="FD283">Equation (283)</xref>, allows separating the paths (282a) into the constant and complex conjugated oscillating contributions
<disp-formula id="FD282d">
<label>(282d)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>with the 0<sup>th</sup> terms viewed more than the “zero-oscillating” or free motion path but the thermal averaged path over entire quantum paths (282a)
<disp-formula id="FD282e">
<label>(282e)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cos</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>∈</mml:mo>
<mml:mtext mathvariant="bold">Z</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">︸</mml:mo></mml:munder>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:munder></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">︸</mml:mo></mml:munder>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:munder></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>thus resulting in the Feynman centroid formula (281b).</p>
<p>However, beside revealing the integration variable of the classical partition function (281a) as being of averaged nature, the result (282e) emphasizes on the actual periodic path decomposition (282d) integral featuring another level for parameterization of quantum paths that goes beyond characterizing them as quantum fluctuations around classical motion; they are here constructed as periodic oscillations (back and forth – due to their complex form, in analogy with conjugated plane waves traveling in opposite directions) around the averaged path value (interpreted as thermic average, or, more plastic, as centroid of the quantum fluctuations themselves). Therefore, with such path parameterization perspective the present level seems involving quite complex quantum phenomenology to be further enriched in the sections to follow.</p></sec>
<sec>
<label>5.2.2.</label>
<title>Matsubara Harmonic Partition Function</title>
<p>The quantum path decomposition (282d) imposes the factorization of the Feynman path integral measure (120) accordingly
<disp-formula id="FD287">
<label>(287)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>″</mml:mo></mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>≡</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∏</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mtext>Re</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mtext>Im</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>with the integration constants <italic>C</italic><sub>0</sub> and <italic>C<sub>m</sub></italic> to be determined from identifying the known partition function of the harmonic oscillator, <xref ref-type="disp-formula" rid="FD192">Equation (192)</xref>, with the path integral representation of the counterpart partition function written by the measure (287) and paths (282)
<disp-formula id="FD288a">
<label>(288a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mo>Ω</mml:mo></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>″</mml:mo></mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∏</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mtext>Re</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mtext>Im</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD288b">
<label>(288b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>!</mml:mo></mml:mover>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mtext>sinh</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula></p>
<p>To this end, let’s begin with the computation of the kinetic term appearing under the integral (288a)
<disp-formula id="FD289a">
<label>(289a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:msub>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mover>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Re</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Im</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>while for the harmonic contribution we similarly get
<disp-formula id="FD289b">
<label>(289b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>8</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>*</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Re</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Im</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>all together be combined in the partition function (288a)
<disp-formula id="FD290">
<label>(290)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mo>Ω</mml:mo></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∏</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mtext>Re</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mtext>Im</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>×</mml:mo>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Re</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Im</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Re</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Im</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∏</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mtext>Re</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Re</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt>
<mml:munderover>
<mml:mo>∏</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>Next, with the frequency choice
<disp-formula id="FD291">
<label>(291)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:math></disp-formula>the partition function (290) further resumes as
<disp-formula id="FD292">
<label>(292)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mo>Ω</mml:mo></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>Ω</mml:mo></mml:mfrac>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt>
<mml:mfrac>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>noting the newly introduced function
<disp-formula id="FD293a">
<label>(293a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munderover>
<mml:mo>∏</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></disp-formula>like a series of Matsubara frequencies. Therefore, it remains that in order the partition function (292) be solved the product series (293a) has to be evaluated; this new issue may be accomplished through three more transformations, namely, by firstly rewriting the series (293a) as
<disp-formula id="FD293b">
<label>(293b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>With:
<disp-formula id="FD294">
<label>(294)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ln</mml:mtext>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></disp-formula>followed by considering its derivative
<disp-formula id="FD295">
<label>(295)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msup>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>leaving with the final evaluation of the Riemann generalized series
<disp-formula id="FD296">
<label>(296)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>Going back, once calculated, the Riemann series (296) is replaced in (295) which, at its turn, is employed for the integral evaluation
<disp-formula id="FD297">
<label>(297)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>Ω</mml:mo></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mo>˜</mml:mo></mml:mover>
<mml:msup>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mo>˜</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>for ending with unfolding of the searched function (293). These steps will be systematically exposed in next sections.</p></sec>
<sec>
<label>5.2.3.</label>
<title>The Generalized Riemann’ Series</title>
<p>Computation of the generalized Riemann series (296) requires few intermediate operations:</p>
<list list-type="simple">
<list-item>
<p>○ Writing it under the form
<disp-formula id="FD298a">
<label>(298a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>in terms of the extended series
<disp-formula id="FD298b">
<label>(298b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>α</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>α</mml:mi>
<mml:mo>≡</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p></list-item>
<list-item>
<p>○ Applying the Poisson formula, see <xref ref-type="app" rid="app1">Appendix</xref> (A8), on series (298b)
<disp-formula id="FD299">
<label>(299)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>α</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p></list-item>
<list-item>
<p>○ Computing the integral under the sum of (299) by the complex integration, according with the contours of integration identified in <xref ref-type="fig" rid="f5-ijms-10-04816">Figure 5</xref> around the poles <italic>q</italic> = ±<italic>iα</italic> throughout applying the residues’ theorem
<disp-formula id="FD300">
<label>(300)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mo>∮</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Rez</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mtext>lim</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>&gt;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></disp-formula>while summing upon the convergent cases
<disp-formula id="FD301a">
<label>(301a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>≥</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>⇒</mml:mo>
<mml:mtext>Im</mml:mtext>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&lt;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>⇒</mml:mo>
<mml:mtext mathvariant="italic">contour</mml:mtext>
<mml:mtext mathvariant="italic">II</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&lt;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>⇒</mml:mo>
<mml:mtext>Im</mml:mtext>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&gt;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>⇒</mml:mo>
<mml:mtext mathvariant="italic">contour</mml:mtext>
<mml:mi>I</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>arisen from the observation that
<disp-formula id="FD301b">
<label>(301b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Re</mml:mtext>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mtext>Im</mml:mtext>
<mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mtext>Im</mml:mtext>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></disp-formula>Note that the contour (<italic>I</italic>) is considered completed with trigonometric positive direction, while for the (<italic>II</italic>) contour the anti-trigonometric sense results, as being equivalent with the minus sign in front of its integral, which, explicitly gives
<disp-formula id="FD302">
<label>(302)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>α</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mo>∮</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>α</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Rez</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>α</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mtext>lim</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>α</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>Ω</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>α</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>α</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>α</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>Ω</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>while the other contour integration leads with similar result.</p></list-item>
<list-item>
<p>○ Insertion of these integration results in the expression (299) is done by attributing to each contour and integration the (series) summing range according with the constraints of (301a) to successively yield
<disp-formula id="FD303">
<label>(303)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>α</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>α</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>Ω</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>Ω</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:msup>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>Ω</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mtext>coth</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>Ω</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>○ With expression (303) the Riemann series (298a) finally reads as
<disp-formula id="FD304">
<label>(304)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>4</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>Ω</mml:mo></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>coth</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>Ω</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>Ω</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p></list-item>
<list-item>
<p>○ The cross-check with the usual Riemann series is performed by means of turning the harmonic to free motion picture, as the already consecrated free to harmonic motion interplay; That is to evaluate the limit
<disp-formula id="FD305">
<label>(305)</label>
<mml:math display="block">
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mtext>lim</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mtext>lim</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>4</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>Ω</mml:mo></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>coth</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>Ω</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>Ω</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>within the hyperbolic cotangent function approximation
<disp-formula id="FD306">
<label>(306)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>coth</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mo>Ξ</mml:mo>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>Ξ</mml:mo>
<mml:mo>→</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>≅</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>Ξ</mml:mo></mml:mfrac>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mo>Ξ</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>to give the identity
<disp-formula id="FD307">
<label>(307)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>4</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></disp-formula>leaving with the classical Riemann series limit
<disp-formula id="FD308">
<label>(308)</label>
<mml:math display="block">
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p></list-item></list>
<p>We have now clarified all prerequisites to readily compute the Matsubara harmonic partition function (292), used as a tool to find out the Matsubara normalization of periodic path integrals. This will be addressed in the sequel.</p></sec>
<sec>
<label>5.2.4.</label>
<title>Periodic Path Integral Measure</title>
<p>The Matsubara harmonic partition function algorithm (292)–(297) may be now unfolded successively as:
<list list-type="simple">
<list-item>
<p>○ Computing the function (295) by inserting the above Riemann generalized series (304):
<disp-formula id="FD309">
<label>(309)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msup>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>coth</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>Ω</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>Ω</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p></list-item>
<list-item>
<p>○ Evaluating the function (294) by the aid of (297) rule through considering the variable change <italic>z</italic> = <italic>ħβ</italic>Ω/ 2 in (309)
<disp-formula id="FD310">
<label>(310)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>coth</mml:mtext>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>z</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ln</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>sinh</mml:mtext>
<mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mtext>ln</mml:mtext>
<mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ln</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mtext>sinh</mml:mtext>
<mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mtext>ln</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>Ω</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mtext>sinh</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p></list-item>
<list-item>
<p>○ Obtaining the function (293a) with the help of (293b) and (310)
<disp-formula id="FD311">
<label>(311)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munderover>
<mml:mo>∏</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>Ω</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mtext>sinh</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p></list-item>
<list-item>
<p>○ Releasing the Matsubara partition function for the harmonic motion by replacing function (311) into expression (292)
<disp-formula id="FD312">
<label>(312)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mo>Ω</mml:mo></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mtext>sinh</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula></p></list-item>
<list-item>
<p>○ Comparing the form (312) with the consecrated results (192) or (288b), thus getting the condition
<disp-formula id="FD313">
<label>(313)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mfrac></mml:math></disp-formula></p></list-item>
<list-item>
<p>○ Choosing for the Feynman centroid normalization factor the inverse of the thermal length (280)
<disp-formula id="FD314">
<label>(314)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>λ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula></p></list-item>
<list-item>
<p>○ Plugging expression (314) in (313) to yield the constant
<disp-formula id="FD315a">
<label>(315a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>π</mml:mi></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>and then by considering it into the relation (291) to get the Matsubara constants
<disp-formula id="FD315b">
<label>(315b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mi>π</mml:mi></mml:mfrac></mml:math></disp-formula></p></list-item>
<list-item>
<p>○ Replacing the constants (314) and (315b) in (287) to provide the normalized measure of the periodic integrals in terms of the Matsubara quantum frequencies (283)</p></list-item></list>
<disp-formula id="FD316">
<label>(316)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>″</mml:mo></mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>≡</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∏</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mtext>Re</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mtext>Im</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>Note that the measure given in (316) is rather universal for periodic paths, while the involvement of the harmonic oscillator was only a tool (and always an inspiring exercise) for determining it since the complete quantum and statistical solution at hand. As such, once more, the harmonic motion proofs its versatile properties respecting the fluctuation over – or perturbation of – the free motion by modeling the quantum displacements from classical equilibrium or observed path.</p></sec></sec>
<sec>
<label>5.3.</label>
<title>Feynman-Kleinert Variational Formalism</title>
<sec>
<label>5.3.1.</label>
<title>Feynman-Kleinert Partition Function</title>
<p>Being equipped with the periodic path integral technique we can present one of the most efficient ways for approximate the effective-classical partition function (281a); it starts with the general path integral
<disp-formula id="FD317">
<label>(317)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>″</mml:mo></mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>″</mml:mo></mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∏</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mtext>Re</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mtext>Im</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>Since the analytical solution for expression (317) is hard to be conceived for an unspecified potential form, it may be eventually reformulated in a workable from by involving another partition function, the so called <italic>Feynman-Kleinert partition function Z<sub>FK</sub></italic>
<disp-formula id="FD318a">
<label>(318a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>″</mml:mo></mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>and its special average recipe
<disp-formula id="FD318b">
<label>(318b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>″</mml:mo></mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>In <xref ref-type="disp-formula" rid="FD318a">Equations (318a)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="FD318b">(318b)</xref> the Feynman-Kleinert partition function writes as [<xref ref-type="bibr" rid="b85-ijms-10-04816">85</xref>]
<disp-formula id="FD319a">
<label>(319a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>″</mml:mo></mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>with the working action ansatz
<disp-formula id="FD319b">
<label>(319b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msubsup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>The Feynman-Kleinert partition function is constructed as such, unlike the general partition function (317), to explicitly account for the path fluctuations around the Feynman centroid (281b) through the term (<italic>x</italic>(<italic>τ</italic>) − <italic>x</italic><sub>0</sub>)<sup>2</sup>, driven harmonically by the frequency Ω<sup>2</sup> (<italic>x</italic><sub>0</sub>), with a role in optimizing the quantum fluctuations in order state equilibrium be achieved. The supplementary Feynman-Kleinert perturbation function <italic>L<sub>FK</sub></italic> (<italic>x</italic><sub>0</sub>) assures the global optimization for the action, and implicitly for the Feynman-Kleinert partition function, so approaching at the best the exact partition function (317) and its associate total ground state energy of the system given by the free energy
<disp-formula id="FD320">
<label>(320)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mtext>ln</mml:mtext>
<mml:mi>Z</mml:mi></mml:math></disp-formula></p>
<p>In fact, the Feynman-Kleinert action (319b) is to be involved in two-fold optimization algorithm for providing the best approximation of the partition function (317). This will favor a close analogy with the double search for electronic density, in density functional theory (DFT), as will be discussed later.</p>
<p>Yet, the Feynman-Kleinert partition function is to be unfolded within the actual periodic path integral representation
<disp-formula id="FD321">
<label>(321)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>″</mml:mo></mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∏</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mtext>Re</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mtext>Im</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">︸</mml:mo></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>292</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>&amp;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>311</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:munder></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>sinh</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>while being resumed under the effective-classical form (281a)
<disp-formula id="FD322">
<label>(322)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>by means of the Feynman-Kleinert potential [<xref ref-type="bibr" rid="b85-ijms-10-04816">85</xref>]
<disp-formula id="FD323">
<label>(323)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mtext>ln</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mtext>sinh</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>to be optimized respecting its harmonic frequency (for equilibrium optimization) and for ground state perturbation (optimization) in what follows.</p></sec>
<sec>
<label>5.3.2.</label>
<title>Feynman-Kleinert Optimum Potential</title>
<p>The optimization of the Feynman-Kleinert partition function (322) is performed employing the Jensen-Peierls inequality
<disp-formula id="FD324">
<label>(324)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>≥</mml:mo>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>whose the phenomenological proof is given in the <xref ref-type="fig" rid="f6-ijms-10-04816">Figure 6</xref>, on the partition function relationship (318a) leading to the lower bounded partition function
<disp-formula id="FD325">
<label>(325)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mo>≥</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>or, by calling the <xref ref-type="disp-formula" rid="FD320">Equation (320)</xref>, to the higher bounded free energy
<disp-formula id="FD326">
<label>(326)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mo>≤</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></disp-formula></p>
<p>When rewritten the last inequality with the help of Euclidian actions for general partition function and the Feynman-Kleinert specialization, <xref ref-type="disp-formula" rid="FD317">Equations (317)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="FD319a">(319)</xref>, respectively, one notes the cancellation of the kinetic (free motion) terms, while the resulting expression
<disp-formula id="FD327">
<label>(327)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mo>≤</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>provides the searched variational architecture
<disp-formula id="FD328">
<label>(328)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mi>δ</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>⇒</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math></disp-formula>where all involved terms combine the external, perturbation and quantum fluctuation influences.</p>
<p>Having the variational problem formulated it remains to individually compute the terms appearing in the Feynman-Kleinert average (328), by using the associate definition (318b) with the action (319b).</p>
<p>Going to evaluate the most general term containing the external potential average, we have in the first instance its periodic path integral representation
<disp-formula id="FD329">
<label>(329)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>″</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>ℏ</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∏</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mtext>Re</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mtext>Im</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>×</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>×</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∏</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mtext>Re</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mtext>Im</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>×</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∏</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mtext>Re</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mtext>Im</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr columnalign="left">
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Re</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mtext>cos</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr columnalign="left">
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Im</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msub>
<mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">︸</mml:mo></mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>290</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>292</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>293</mml:mn>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>311</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>&amp;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>315</mml:mn>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:munder></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>sinh</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where the Fourier <italic>k</italic>- (wave vector) representation was implemented for external potential so that the quantum path to explicitly appear in evaluation; this technique had helped for performing the quadratic completion of paths in the view of harmonic-like integration of type (290) with the result (311); nevertheless, in course of these operations the new quantity was introduced, namely the fluctuation width
<disp-formula id="FD330a">
<label>(330a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:munderover>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>which can be immediately recognized as directly related with generalized Riemann series (304), thus having the form [<xref ref-type="bibr" rid="b85-ijms-10-04816">85</xref>]
<disp-formula id="FD330b">
<label>(330b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>Ω</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mtext>coth</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>Ω</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>Expression (329) can be even more simplified when solving out the <italic>k</italic>-integral by back considering the Fourier transformation for the potential and then proceeding with the quadratic completion toward the Poisson standard integration
<disp-formula id="FD331">
<label>(331)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msqrt>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mtext>exp</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>≡</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>The potential (331) is known as the smeared out potential and has a major role in explaining the quantum stabilization of matter, as will be largely discussed in the next section. For the moment it is regarded jus as the integral transformation of the original applied potential by convolution with a Gaussian packet with the width <italic>a</italic><sup>2</sup>(<italic>x</italic><sub>0</sub>) that accounts for the existing quantum fluctuation in the system.</p>
<p>Nevertheless, <xref ref-type="disp-formula" rid="FD331">Equation (331)</xref> leaves the Feynman-Kleinert average of external potential with the result [<xref ref-type="bibr" rid="b85-ijms-10-04816">85</xref>]
<disp-formula id="FD332">
<label>(332)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>τ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>sinh</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>For the rest of the averaged terms in (328) the evaluations are considerably easier since for each of them we have only to compute their smeared out version (331), with the yield for the trial harmonic
<disp-formula id="FD333">
<label>(333)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:math></disp-formula>and respectively for the Feynman-Kleinert trial function
<disp-formula id="FD334">
<label>(334)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>When replaced in average form (332) the forms (333) and (334) cumulate with the smeared out potential (331) in the final Feynman-Kleinert average <xref ref-type="disp-formula" rid="FD328">equation (328)</xref>, now featuring the form
<disp-formula id="FD335">
<label>(335)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>sinh</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:math></disp-formula>from where the first stage of variational algorithm is fulfilled by the obvious choice
<disp-formula id="FD336">
<label>(336)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>With <xref ref-type="disp-formula" rid="FD336">Equation (336)</xref> the Feynman-Kleinert potential (323) now displays as [<xref ref-type="bibr" rid="b85-ijms-10-04816">85</xref>]
<disp-formula id="FD337">
<label>(337)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>β</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mtext>ln</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mtext>sinh</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>There remains only to finally optimize the explicit potential (337) for the harmonic (trial) frequency assuring therefore the equilibrium of the gained lowest approximation of the ground state for the concerned system. This is simply achieved through the chain derivative
<disp-formula id="FD338">
<label>(338)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>seeing that also the fluctuation width (330) depends on harmonic frequency. Moreover, due to the derivative equivalence 2(∂/ ∂Ω<sup>2</sup>)Ξ = (1/ Ω)(∂/ ∂Ω)Ξ the first term in (338) is arranged to emphasize on its vanishing nature when recalling the <xref ref-type="disp-formula" rid="FD337">Equation (337)</xref> and the fluctuation width (330b)
<disp-formula id="FD339">
<label>(339)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>Ω</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:mtext>coth</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℏ</mml:mi>
<mml:mi>β</mml:mi>
<mml:mo>Ω</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math></disp-formula></p>
<p>This way, from <xref ref-type="disp-formula" rid="FD338">Equation (338)</xref> it remains only the simple condition
<disp-formula id="FD340">
<label>(340)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math></disp-formula>that provides for (337) the optimum (stabilization) frequency of quantum fluctuation
<disp-formula id="FD341">
<label>(341)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msup>
<mml:mo>Ω</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula></p>
<p>Nevertheless, through observing the huge role both the smeared out potential (331) and the fluctuation width (330) play in deriving the approximated equilibrium ground state they deserve be further analyzed and commented in relation with matter stability.</p></sec>
<sec>
<label>5.3.3.</label>
<title>Quantum Smeared Effects and the Stability of Matter</title>
<p>The intriguing role the smeared potential in special and the smearing effect in general play in optimization of the total energy and partition function of a quantum system opens the possibility analyzing the “smearing” phenomenon of the quantum fluctuation in a more fundamental way.</p>
<p><bold>I.</bold> Firstly, it was noted that the smearing potential (331) appears as a Gaussian convolution of the applied potential, although modeling the evolution of a wave-packet under that potential influence; in other terms, it appears the fundamental question whether the Gaussian and wave function “kernels” behave in similar way throughout the smearing effect of quantum fluctuations; analytically, one likes to see whether the next smearing average equality readily holds
<disp-formula id="FD342">
<label>(342)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>?</mml:mo></mml:mover>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>In order to check (342) one separately computes each of its sides by the aid of <italic>k</italic>-form of (331) and successively gets the smearing average for the wave-function
<disp-formula id="FD343a">
<label>(343a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>and for the Gaussian packet
<disp-formula id="FD343b">
<label>(343b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mtext>exp</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>∫</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>∞</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>′</mml:mo></mml:msup>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>Now, for closely comparison of the expressions (343a) and (343b) the most elegant way is to make once more recourse to the smearing procedure, this time referring both to the entire paths and Feynman centroid; to this end, the previous result (333) is here used in the variant:
<disp-formula id="FD344a">
<label>(344a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:math></disp-formula></p>
<p>It allows the additional similar relationships
<disp-formula id="FD344b">
<label>(344b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:math></disp-formula></p>
<p>Note that the equality (344b) is due to the symmetry of the smearing average formula (331) at the interchange <italic>x</italic> ↔ <italic>x</italic><sub>0</sub>, while the mixed term of (344a) expansion vanishes, 〈<italic>xx</italic><sub>0</sub>〈 <sub><italic>a</italic><sup>2</sup>(<italic>x</italic><sub>0</sub>)</sub> = 0, in any path representation. With these rules, one can reconsider <xref ref-type="disp-formula" rid="FD343a">Equations (343a)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="FD243">(243b)</xref> by performing the formal equivalences
<disp-formula id="FD345a">
<label>(345a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>≈</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD345b">
<label>(345b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>≈</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD345c">
<label>(345c)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>≈</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>yielding with
<disp-formula id="FD346a">
<label>(346a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>≈</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD346b">
<label>(346b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>≈</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>π</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>8</mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>〈</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>8</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>Since the difference between these expressions is numerically proportionally with the factor
<disp-formula id="FD347">
<label>(347)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>8</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>≅</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mn>1.029</mml:mn></mml:math></disp-formula>they can be considered as identical in quantum smearing effects and <xref ref-type="disp-formula" rid="FD342">Equation (342)</xref> as valid.</p>
<p>Yet, the quantum identity between the plane-wave and Gaussian packet has profound quantum implication, while revealing for instance the de Broglie – Born identity in Gaussian normalization of the de Broglie moving wave-packet. It may express as well the observational Gaussian character of the wave-function evolution in Hilbert space. Finally, and very important, it leads with <italic>explanation</italic> of the Bohr first postulate, <italic>i.e.</italic>, it is able to explain the stationary wave on orbits under singular (Coulombic) potential thus explaining the matter stabilization on rigorous quantum base, rather than to admit it by the power of a postulate. This is to be proved next [<xref ref-type="bibr" rid="b39-ijms-10-04816">39</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="b85-ijms-10-04816">85</xref>].</p>
<p><bold>II.</bold> Let’s consider a quantum system evolving under the influence of the Yukawa potential, as a generalization of the Coulomb interaction, available also for the sub-nuclear world
<disp-formula id="FD348">
<label>(348)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>Y</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>α</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>with <italic>r</italic> = <italic>x</italic> − <i